JP2003315193A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガス等の圧力を検出する過酷な環境での
使用に適した圧力センサを提供する。 【解決手段】 一面側に第１の凹部１１ａ、反対面側に
第１の凹部１１ａと連通する第２の凹部１１ｂを有する
ケース１０と、両凹部１１ａ、１１ｂとの連通部を遮断
するように第１の凹部１１ａ内に設けられたセンサ素子
２０と、両凹部１１ａ、１１ｂの内部に充填されたオイ
ル７０と、第１の凹部１１ａを覆ってオイル７０を封止
する第１のダイアフラム８１と、第２の凹部１１ｂを覆
ってオイル７０を封止する第２のダイアフラム８２とを
備え、各ダイアフラム８１、８２に印加された圧力がそ
れぞれ、オイル７０を介してセンサ素子２０に受圧され
差圧検出が行われる。ここで、第１および第２のダイア
フラム８１、８２は、（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で
表される孔食指数が５０以上であり且つＮｉを３０重量
％以上含む材料からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力検出用のセン
サ素子がダイアフラムを介して被測定圧力を受圧するよ
うにした圧力センサに関し、例えば、ディーゼルエンジ
ン自動車の排気管に設けられるＤＰＦ（ディーゼル・パ
ティキュレート・フィルタ）の圧力損失測定等に適用さ
れる。

【０００２】

【従来の技術】近年、エミッション規制が強化され、特
にディーゼルエンジンでは煤煙を低減する必要が生じて
いる。これに答える技術としてＤＰＦ（ディーゼル・パ
ティキュレート・フィルタ）が注目を集めている。

【０００３】これは、排気管途中に煤煙をトラップする
フィルタを設け、一定量が溜まったら燃やすことで大気
中に煤煙が放出されることを防ぐシステムである。フィ
ルタとしては、一般的にセラミックが使用されるが、煤
煙をきれいに燃焼させるためには煤煙のトラップされた
量が重要であり、多すぎても少なすぎても異常燃焼を引
き起こし、フィルタ割れ等の問題を引き起こす。

【０００４】そのため、現在のところ、煤煙のトラップ
量を検出する方法としてフィルタの圧力損失を利用する
のが一般的である。圧力損失の測定方法は、フィルタの
前圧（上流側圧力）のみ測定する方式と、フィルタ前後
の差圧（上流側圧力と下流側圧力との差圧）を測定する
方式とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧力損失測定においては、ＤＰＦ付近の温度が煤煙
燃焼中では６００℃から高いときでは１０００℃にも達
する。そのため、例えば半導体式の圧力センサ等の自動
車用として一般的に使用されている安価な圧力センサ
を、直接排気管に取り付けることはできない。

【０００６】そこで、排気管からホース等の配管を引き
だし、十分に排気ガス温度が下がった場所で配管を圧力
センサに接続した状態にて、圧力を測定することにな
る。

【０００７】しかし、温度、湿度の高い排気ガスが冷や
されるため、圧力センサは、湿度が１００％で凝縮水が
浸入する環境にさらされる。本発明者等が実際のディー
ゼルエンジン車における凝縮水成分を調査したところ、
凝縮水のｐＨは最小で２と酸性度が高く過酷な環境であ
ることがわかった。そして、このような高湿で腐食の発
生しやすい過酷な環境下では、圧力センサの信頼性に問
題が生じる。

【０００８】そこで、本発明は上記問題に鑑み、排気ガ
ス等の圧力を検出する過酷な環境での使用に適した圧力
センサを提供す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、本発明者等は現状使用されている各種の半導体式の
圧力センサについて鋭意検討を行った。この半導体式圧
力センサは、一般に半導体からなるセンサ素子を有し、
このセンサ素子に圧力が印加され、センサ素子からは印
加圧力に基づく電気信号を出力するようになっている。

【００１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、従来の各種の半
導体式圧力センサの概略断面構成を示す図である。図１
０（ａ）はチップ表面受圧式のもので、センサ素子とし
て半導体基板にダイアフラムを形成してなるセンサチッ
プＪ１を用い、このセンサチップＪ１の表面すなわちダ
イアフラムの表面に受圧させるものである。

【００１１】ここで、図１０（ａ）では、センサチップ
Ｊ１の裏面側にガラス等の台座Ｊ２が接合されて真空室
Ｊ３を形成しており、台座Ｊ２はケースＪ４に固定され
ている。また、ケースＪ４内には、センサチップＪ１の
表面を封止するように有機材料等からなるゲルＪ５が充
填されている。

【００１２】図１０（ｂ）はチップ裏面受圧式のもの
で、ダイアフラムの裏面側に通じる圧力導入通路Ｊ６を
台座Ｊ２およびケースＪ４に形成し、この圧力導入通路
Ｊ６にゲルＪ５を充填したものである。また、図１０
（ｂ）では、ダイアフラムの表面側は大気圧となってい
る。

【００１３】これら図１０（ａ）、（ｂ）ではゲルＪ５
を介してダイアフラムに被測定圧力が印加され、そのと
きのダイアフラムの歪みに基づいてセンサチップＪ１か
ら信号が出力されるようになっている。

【００１４】本発明者等の検討によれば、図１０（ａ）
に示すタイプでは、ゲルＪ５を水分が透過し、センサチ
ップＪ１に形成されている配線を腐食させるという問題
が生じる。また、図１０（ｂ）に示すタイプでは、ゲル
Ｊ５そのものが排気凝縮水で物性変化を起こし、ゲルＪ
５の圧力伝達特性が変化してしまうという問題が生じ
る。

【００１５】また、図１０（ｃ）は、金属ダイアフラム
式のもので、金属ステムＪ７の一部にダイアフラムＪ８
を形成し、そのダイアフラムＪ８の表面上にセンサ素子
として、歪みゲージを有する半導体チップＪ９を搭載し
たものである。これにおいては、ダイアフラムＪ８の裏
面から被測定圧力が印加され、そのときのダイアフラム
Ｊ８の歪みに基づいて半導体チップＪ９から信号が出力
されるようになっている。

【００１６】また、図１０（ｄ）は、オイル封止式のも
ので、ケースＪ４内に、台座Ｊ２を介してセンサチップ
Ｊ１を固定し、さらに、センサチップＪ１の表面を封止
するようにオイルＪ１０が充填されている。そして、メ
タルダイアフラムＪ１１がケースＪ４に接合されオイル
Ｊ１０を封止している。これにおいては、被測定圧力は
メタルダイアフラムＪ１１によって直接受けられ、オイ
ルＪ１０を介してセンサチップＪ１に伝達され、センサ
チップＪ１にて検出される。

【００１７】このように、図１０（ｃ）、（ｄ）に示す
タイプは、圧力検出用のセンサ素子がダイアフラムを介
して被測定圧力を受圧するようにしたものである。しか
し、このタイプでは、本発明者等の検討によれば、上記
した過酷な環境においてはダイアフラムの耐食性をさら
に向上させる必要がある。

【００１８】これら図１０に示した従来の半導体式圧力
センサのうち（ｃ）、（ｄ）に示すタイプにおいて、さ
らに検討を進めた結果、耐食性を向上できるようなダイ
アフラムの材料を実験的に見出すに至った。

【００１９】すなわち、請求項１に記載の発明では、圧
力検出用のセンサ素子（２０、２２０）がダイアフラム
（８１、８２、２０１）を介して被測定圧力を受圧する
ようにした圧力センサにおいて、ダイアフラムは、（Ｃ
ｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で表される孔食指数が５０以
上であり且つＮｉを３０重量％以上含む材料からなるこ
とを特徴とする。

【００２０】それによれば、被測定圧力はダイアフラム
によって直接受けられ、そのときのダイアフラムの歪み
によりセンサ素子に伝達され、センサ素子にて検出され
る。そして、使用環境下に直接さらされるダイアフラム
の材質を、上記孔食指数が５０以上且つＮｉを３０重量
％以上含むものとすることで、従来よりもダイアフラム
の耐食性を向上させることができる。

【００２１】よって、本発明によれば、排気ガス等の圧
力を検出する過酷な環境での使用に適した圧力センサを
提供することができる。

【００２２】また、請求項２に記載の発明では、凹部
（１１ａ、１１ｂ）を有するケース（１０）と、凹部内
に設けられた圧力検出用のセンサ素子（２０）と、凹部
内に充填されたオイル（７０）と、凹部を覆うようにケ
ースに固定されオイルを封止するダイアフラム（８１、
８２）とを備え、ダイアフラムに印加された被測定圧力
がオイルを介してセンサ素子に受圧されるようになって
おり、ダイアフラムは、（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）
で表される孔食指数が５０以上であり且つＮｉを３０重
量％以上含む材料からなることを特徴とする。

【００２３】それによれば、被測定圧力はダイアフラム
によって直接受けられ、オイルを介してセンサ素子に伝
達され、センサ素子にて検出される。そして、使用環境
下に直接さらされるダイアフラムの材質を、上記孔食指
数が５０以上且つＮｉを３０重量％以上含むものとする
ことで、従来よりもダイアフラムの耐食性を向上させる
ことができる。

【００２４】よって、本発明によれば、排気ガス等の圧
力を検出する過酷な環境での使用に適した圧力センサを
提供することができる。さらに、本発明では、センサ素
子がオイルによって封止されているため、センサ素子を
使用環境にさらさずに保護することが、より確実に行わ
れ、好ましい。

【００２５】また、請求項３に記載の発明では、一面側
に第１の凹部（１１ａ）、一面と反対の面側に第１の凹
部と連通する第２の凹部（１１ｂ）を有するケース（１
０）と、第１の凹部と第２の凹部との連通部を遮断する
ように第１の凹部内に設けられた圧力検出用のセンサ素
子（２０）と、第１の凹部および第２の凹部の内部に充
填されたオイル（７０）と、第１の凹部を覆うようにケ
ースに固定されオイルを封止する第１のダイアフラム
（８１）と、第２の凹部を覆うようにケースに固定され
オイルを封止する第２のダイアフラム（８２）とを備
え、第１および第２のダイアフラムに印加された圧力が
オイルを介してセンサ素子に受圧されるようになってお
り、第１のダイアフラム側から受圧された圧力と第２の
ダイアフラム側から受圧された圧力との差圧をセンサ素
子により検出するようになっており、第１および第２の
ダイアフラムは、（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で表さ
れる孔食指数が５０以上であり且つＮｉを３０重量％以
上含む材料からなることを特徴とする。

【００２６】それによれば、請求項２の発明と同様の効
果を奏するとともに、差圧検出に適した圧力センサを提
供することができる。

【００２７】すなわち、一方の被測定圧力は第１のダイ
アフラムによって直接受けられ、他方の被測定圧力は第
２のダイアフラムによって直接受けられる。両被測定圧
力は、オイルを介してセンサ素子に伝達され、センサ素
子にて両被測定圧力の差圧が検出される。

【００２８】そして、使用環境下に直接さらされる第１
および第２のダイアフラムの材質を、上記孔食指数が５
０以上且つＮｉを３０重量％以上含むものとすること
で、従来よりもダイアフラムの耐食性を向上させること
ができる。

【００２９】よって、本発明によっても、排気ガス等の
圧力を検出する過酷な環境での使用に適した圧力センサ
を提供することができる。さらに、センサ素子がオイル
によって封止されているため、センサ素子を使用環境に
さらさずに保護することが、より確実に行われ、好まし
いことも同様である。

【００３０】また、このような差圧検出可能なオイル封
止型の圧力センサにおいては、請求項４に記載の発明の
ように、センサ素子（２０）を境にして、第１のダイア
フラム（８１）側に配置されるオイル（７０）の量と第
２のダイアフラム（８２）側に配置されるオイルの量と
が等しいことが好ましい。

【００３１】もし、第１のダイアフラム側のオイル量と
第２のダイアフラム側のオイル量とが大きく異なると、
熱によるオイルの膨張や収縮がセンサ出力に大きな誤差
を与える。これを防ぐためには、各ダイアフラムのサイ
ズを大きくして、ダイアフラムをたわみやすいものと
し、オイルの膨張や収縮をダイアフラムの変位で吸収す
る必要がある。

【００３２】その点、本発明のように、第１のダイアフ
ラム側のオイル量と第２のダイアフラム側のオイル量と
を等しくすれば、両側のオイルに発生する膨張や収縮の
度合をほぼ等しくすることができる。そして、差圧検出
することにより、オイルの膨張や収縮の分は実質的にキ
ャンセルすることができ、センサ出力の誤差を大幅に低
減することができる。

【００３３】そのため、本発明によれば、オイルの膨張
や収縮をダイアフラムの変位で吸収するためにダイアフ
ラムのサイズを大きくするようなことは不要となる。つ
まり、ダイアフラムの小型化すなわち圧力センサの小型
化に適した構成を実現することができる。

【００３４】また、請求項２に記載の圧力センサにおい
ては、請求項５に記載の発明のように、ケース（１０）
は樹脂からなり、ケースとダイアフラム（８１、８２）
とは、樹脂からなる接着剤（１００）にて接着固定され
ていることが好ましい。

【００３５】従来では、ダイアフラムとケースとの固定
は、通常溶接により行われているが、酸性度の強い排気
凝縮水にさらされるような過酷な環境下では、せっかく
ダイアフラムの耐食性を向上させたとしても、溶接部か
ら腐食が進行する可能性がある。

【００３６】その点、本発明のように、ダイアフラムと
ケースとの固定を樹脂製の接着剤を介して行うようにす
れば、ダイアフラムとケースとの固定部における耐食性
までも向上させることができる。また、ケースも樹脂に
て構成することで、ケースの耐食性も向上させることが
できる。

【００３７】また、請求項６に記載の発明では、ケース
（１０）は樹脂からなり、ケースと第１のダイアフラム
（８１）および第２のダイアフラム（８２）とは、樹脂
からなる接着剤（１００）にて接着固定されていること
を特徴とする。

【００３８】本発明によれば、請求項３または請求項４
に記載の圧力センサにおいて、上記請求項５の発明と同
様に、第１、第２のダイアフラムとケースとの固定部に
おける耐食性およびケースの耐食性までも向上させるこ
とができる。

【００３９】ここで、請求項５または請求項６に記載の
接着剤（１００）としては、フロロシリコーン系樹脂あ
るいはフッ素系樹脂の接着剤を採用することができる。

【００４０】また、請求項８に記載の発明では、ケース
（１０）には、センサ素子（２０）からの信号を取り出
すためのターミナル（１０ａ）が設けられており、ター
ミナルは、センサ素子の近傍からケースにおけるセンサ
素子の搭載面と平行な方向に延びるように配置されてい
ることを特徴とする。

【００４１】本発明は、特に、請求項３のような差圧検
出タイプにおいて好適である。なぜならば、センサ素子
の一面側とその反対の他面側とにオイル封入室を形成す
るスペースを、ターミナルに邪魔されずに容易に確保で
きるためである。

【００４２】また、請求項９に記載の発明では、ケース
（１０）は、センサ素子（２０）が設けられるセンサ素
子設置部（１１）と圧力導入ポート（１２ａ、１３ａ）
が形成されたポート部（１２、１３）とが組み付けられ
てなるものであり、センサ素子設置部とポート部とは、
ネジ部材（６０、６１、６２）もしくはリベットを用い
て接合されていることを特徴とする。

【００４３】圧力導入ポートは配管接続のため、通常、
ポート部からはみ出す方向に引きだされる。センサ素子
設置部とポート部とをかしめ固定する場合、接合信頼性
の面から全周かしめが必要であるが、全周かしめはポー
トがかしめ治具と干渉する等により困難である。

【００４４】その点、本発明によれば、ネジ止めやリベ
ットにより両者の接合を容易に行うことができる。

【００４５】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。

【００４６】

【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
て同一部分には、図中、同一符号を付してある。

【００４７】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係る差圧検出型の圧力センサＳ１の概略断面構成
を示す図である。

【００４８】限定するものではないが、本実施形態は、
例えば自動車のディーゼルエンジンの排気管に設けられ
たＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の圧
力損失を検出するために圧力センサを排気管に取り付
け、該ＤＰＦの前後の排気管の差圧を検出する差圧検出
型の圧力センサとして適用することができる。

【００４９】図１において、ケース１０は圧力センサＳ
１の本体を区画するもので、例えばＰＢＴ（ポリブチレ
ンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファ
イド）等の樹脂材料等よりなる。

【００５０】このケース１０は、ターミナル１０ａがイ
ンサート成形されたコネクタケース部（センサ素子設置
部）１１と、このコネクタケース部１１に組み付けられ
た第１のポート部１２および第２のポート部１３とより
なる。ケース１０におけるこれら各部１１〜１３は、樹
脂成形等にて作られる。

【００５１】ケース１０のうちコネクタケース部１１に
おいては、一面側（図１中の上面側）に第１の凹部１１
ａが形成され、当該一面と反対の面側（図１中の下面
側）に第１の凹部１１ａと連通する第２の凹部１１ｂが
形成されている。第１の凹部１１ａ内には、第１の凹部
１１ａと第２の凹部１１ｂとの連通部を遮断するように
圧力検出用のセンサ素子２０が設けられている。

【００５２】センサ素子２０は、印加された圧力値に応
じたレベルの電気信号を発生するものである。本例のセ
ンサ素子２０は、シリコン基板等の半導体基板に薄肉部
としてのダイアフラム（図示せず）を有する半導体ダイ
アフラム式のセンサチップである。

【００５３】そして、センサ素子２０には、ガラス等よ
りなる台座３０が接合されセンサ素子２０と一体化され
ている。そして、センサ素子２０は、この台座３０を介
して、コネクタケース部１１の第１の凹部１１ａの底面
に、図示しないシリコーン系接着剤等の接着剤により接
着され、第１の凹部１１ａ内に収納固定されている。

【００５４】ここで、台座３０には、第２の凹部１１ｂ
と連通する貫通孔３１が形成されている。つまり、第２
の凹部１１ｂは台座３０の貫通孔３１まで通じている
が、その先はセンサ素子２０により遮断されており、こ
のセンサ素子２０を境として、第１の凹部１１ａと第２
の凹部１１ｂとは遮断されている。

【００５５】また、コネクタケース部１１にインサート
成形されたターミナル１０ａは、センサ素子２０からの
信号を取り出すためのものであり、銅等の導電性金属よ
りなる。ターミナル１０ａの一端側はセンサ素子２０の
近傍において第１の凹部１１ａに露出しており、センサ
素子２０とアルミや金等のワイヤ４０により結線され電
気的に接続されている。

【００５６】ここで、第１の凹部１１ａ内に露出してい
るターミナル１０ａの一端部の周囲には、ターミナル１
０ａとコネクタケース部１１との隙間をシールするため
のシール材５０が設けられている。このシール材５０
は、樹脂等からなるものである。

【００５７】そして、ターミナル１０ａは、センサ素子
２０からケース１０におけるセンサ素子２０の搭載面す
なわちコネクタケース部１１の第１の凹部１１ａの底面
と平行な方向に延びるように配置されており、ワイヤ４
０との接続部とは反対側の端部が、ケース１０（コネク
タケース部１１）の外部に露出している。

【００５８】そして、このターミナル１０ａの露出端部
は、コネクタケース部１１とともに、図示しない外部配
線部材に接続可能となっており、それによって、センサ
素子２０は、ワイヤ４０、ターミナルピン１０ａを介し
て外部回路（車両のＥＣＵ等）に対して信号のやり取り
が可能となっている。

【００５９】このようにケース１０のうちコネクタケー
ス部１１は、センサ素子２０が設置されたセンサ素子設
置部として構成されている。また、第１のポート部１
２、第２のポート部１３はそれぞれ、図１中、２点鎖線
にて示す圧力導入ポート１２ａ、１３ａが設けられてい
る。

【００６０】ここで、コネクタケース部１１とポート部
１２、１３とは、ネジ部材としてのネジ６０およびナッ
ト６１、６２を用いて接合されている。ナット６１はコ
ネクタケース部１１にインサート成形されたもので、コ
ネクタケース部１１と第１および第２のポート部１２、
１３とをネジ６０およびナット６１によりネジ結合した
後、ナット６２を用いて締結している。なお、ネジ部材
６０〜６２に代えてリベットを用いても良い。

【００６１】また、ケース１０のうちコネクタケース部
１１における第１の凹部１１ａおよび第２の凹部１１ｂ
には、フッ素系オイルやシリコーン系オイル等からなる
オイル７０が充填されている。

【００６２】そして、ケース１０において、コネクタケ
ース部１１と第１のポート部１２との間には第１のダイ
アフラム８１が固定され、コネクタケース部１１と第２
のポート部１３との間には第２のダイアフラム８２が固
定されている。

【００６３】本実施形態では、第１および第２のダイア
フラム８１、８２は、ともに（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０
Ｎ）で表される孔食指数が５０以上であり且つＮｉを３
０重量％以上含む材料からなるメタルダイアフラムであ
る。

【００６４】この孔食指数（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０
Ｎ）は、ダイアフラム８１、８２を構成する材料に含有
されるＣｒの重量％の１倍と、Ｍｏの重量％の３．３倍
と、Ｎ（窒素）の重量％の２０倍とを足し合わせた数値
である。そして、本実施形態では当該数値が５０以上と
なっている。

【００６５】図１に示すように、第１のダイアフラム８
１は、第１の凹部１１ａを覆うように配置され、第１の
凹部１１ａ内のオイル７０を封止している。一方、第２
のダイアフラム８２は、第２の凹部１１ｂを覆うように
配置され、第２の凹部１１ｂ内のオイル７０を封止して
いる。

【００６６】図１では示さないが、第１のダイアフラム
８１、第２のダイアフラム８２はそれぞれ、第１のポー
ト部１２、第２のポート部１３に対して、フロロシリコ
ーン系樹脂あるいはフッ素系樹脂等の樹脂からなる接着
剤を介して接着されている。なお、この接着剤は後述す
る図２において、符号１００を付して示してある。

【００６７】また、コネクタケース部１１において、第
１および第２のダイアフラム８１、８２が押しつけられ
る部位には、Ｏリング９０が設けられており、第１およ
び第２のダイアフラム８１、８２によるオイル７０の封
止をより確実なものとしている。

【００６８】また、図１に示す圧力センサＳ１では、セ
ンサ素子２０を境にして、第１のダイアフラム８１側に
配置されるオイル７０の量と第２のダイアフラム８２側
に配置されるオイル７０の量とが等しいものにすること
が好ましい。これは、第１の凹部１１ａの容積や第２の
凹部１１ｂの容積、センサ素子２０や台座３０の体積等
を考慮して設計することで実現可能である。

【００６９】また、図示しないが、例えば、第１のポー
ト部１２の圧力導入ポート１２ａが上記排気管における
ＤＰＦの上流側、第２の圧力ポート部１３の圧力導入ポ
ート１３ａが上記排気管におけるＤＰＦの下流側にゴム
ホース等により接続されるものである。

【００７０】それにより、ケース１０内においては、第
１のダイアフラム８１にＤＰＦの上流側圧力（前圧）が
導入されると同時に、第２のダイアフラム８２にＤＰＦ
の下流側圧力（後圧）が導入されるようになっている。

【００７１】そして、第１および第２のダイアフラム８
１、８２に印加された圧力がそれぞれオイル７０を介し
てセンサ素子２０に受圧される。そして、第１のダイア
フラム８１側から受圧された圧力と第２のダイアフラム
８２側から受圧された圧力との差圧をセンサ素子２０に
より検出するようになっている。

【００７２】本例では、センサ素子２０に形成されてい
る図示しないダイアフラムの表面に第１のダイアフラム
８１側からＤＰＦの上流側圧力が受圧され、裏面に第２
のダイアフラム８２側からＤＰＦの下流側圧力が受圧さ
れる。

【００７３】センサ素子２０のダイアフラムは両圧力の
差圧により歪み、この歪みに基づく信号がセンサ素子２
０からワイヤ４０を介してターミナル１０ａから外部に
出力される。こうして、圧力検出がなされる。

【００７４】次に、本圧力センサＳ１の製造方法の一例
について、図２も参照して述べる。図２は、図１に示す
圧力センサＳ１の分解図である。

【００７５】ターミナル１０ａおよびナット６１がイン
サート成形されたコネクタケース部１１において、第１
の凹部１１ａ内に露出したターミナル１０ａの一端部を
シール材５０にてシールする。

【００７６】次に、台座３０と一体化されたセンサ素子
２０を、コネクタケース部１１の第１の凹部１１ａに接
着固定し、センサ素子２０とターミナル１０ａとをワイ
ヤボンディングして結線する。

【００７７】次に、第１のポート部１２に第１のダイア
フラム８１を上記接着剤１００を用いて接着するととも
に、コネクタケース部１１の第１の凹部１１ａにオイル
７０を注入し、コネクタケース部１１にＯリング９０を
セットする。

【００７８】そして、真空中にて、コネクタケース部１
１と第１のポート部１２とを、ネジ６０とナット６１と
をネジ結合しながら一体化することにより、オイル７０
の封止を行う。ここで、オイル７０中に気泡が入らない
ようにネジ６０によりネジ締めを行っていく。

【００７９】その後、第１のポート部１２と同様に、第
２のポート部１３についても、第２のダイアフラム８
２、オイル７０、Ｏリング９０を介在させながら、真空
中にてコネクタケース部１１に対してナット６２を用い
てネジ結合する。その後、特性調整や検査を行い、図１
に示す圧力センサＳ１が完成する。

【００８０】ところで、本実施形態によれば、凹部１１
ａ、１１ｂを有するケース１０と、凹部１１ａ内に設け
られた圧力検出用のセンサ素子２０と、凹部１１ａ、１
１ｂ内に充填されたオイル７０と、凹部１１ａ、１１ｂ
を覆うようにケース１０に固定されオイル７０を封止す
るダイアフラム８１、８２とを備え、ダイアフラム８
１、８２に印加された被測定圧力がオイル７０を介して
センサ素子２０に受圧されるようになっており、ダイア
フラム８１、８２は、（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で
表される孔食指数が５０以上であり且つＮｉを３０重量
％以上含む材料からなることを特徴とする圧力センサＳ
１が提供される。

【００８１】特に、差圧検出型の圧力センサＳ１に即し
た言い方をすれば、一面側に第１の凹部１１ａ、一面と
反対の面側に第１の凹部１１ａと連通する第２の凹部１
１ｂを有するケース１０と、第１の凹部１１ａと第２の
凹部１１ｂとの連通部を遮断するように第１の凹部１１
ａ内に設けられたセンサ素子２０と、第１および第２の
凹部１１ａ、１１ｂの内部に充填されたオイル７０と、
第１の凹部１１ａ、第２の凹部１１ｂを覆うようにケー
ス１０に固定されオイル７０を封止する第１のダイアフ
ラム８１、第２のダイアフラム８２とを備え、第１およ
び第２のダイアフラム８１、８２は共に、（Ｃｒ＋３．
３Ｍｏ＋２０Ｎ）で表される孔食指数が５０以上であり
且つＮｉを３０重量％以上含む材料からなることを特徴
とする圧力センサが提供される。

【００８２】それによれば、一方の被測定圧力は第１の
ダイアフラム８１によって直接受けられ、他方の被測定
圧力は第２のダイアフラム８２によって直接受けられ
る。両被測定圧力は、オイル７０を介してセンサ素子２
０に伝達され、センサ素子２０にて両被測定圧力の差圧
が検出される。

【００８３】そして、酸性度の高い排気凝縮水が存在す
るような過酷な使用環境下に直接さらされる第１および
第２のダイアフラム８１、８２の材質を、上記孔食指数
が５０以上且つＮｉを３０重量％以上含むものとするこ
とで、従来よりもダイアフラムの耐食性を向上させるこ
とができる。

【００８４】ここで、両ダイアフラム８１、８２を、
（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で表される孔食指数が５
０以上であり且つＮｉを３０重量％以上含む材料からな
る構成とした根拠について述べる。この構成は、次のよ
うな本発明者等の行った実験検討結果による。

【００８５】本発明者等が実際のディーゼルエンジン車
における凝縮水（排気凝縮水）の成分を調査したとこ
ろ、排気凝縮水のｐＨは最小で２と酸性度が高いもので
あった。また、排気凝縮水の分析結果より、腐食に影響
を及ぼす酸化性の酸としてＮＯ ₃ ^-、ＳＯ₄ ^2-、還元性の
酸としてはＣｌ^-、ＣＨ₃ＣＯＯ^-、ＨＣＯＯ^-、孔食とし
てＣｌ^-があることがわかった。

【００８６】そのため、それぞれの腐食を防止する有効
な元素の配分を変えた評価材料を用意し、排気凝縮水で
の腐食試験を行った。腐食を防止する有効な元素とは、
酸化性の酸にはＣｒ、還元性の酸にはＮｉ、Ｍｏ、孔食
にはＣｒ、Ｍｏ、Ｎである。腐食試験に用いた排気凝縮
水（試験液）は、実車の凝縮水分析結果に基づいて調合
したものを用いた。

【００８７】そして、図３に示すようにして乾湿交互試
験を行った。すなわち、ガラス瓶Ｋ１に試験液としての
排気凝縮水Ｋ２を入れ、その中に評価材料Ｋ３を入れ、
乾燥温度８０°℃にて排気凝縮水Ｋ２が乾燥して無くな
るまで放置した。そして、当該放置の終了後、評価材料
における腐食の有無を調べた。その結果を図４に示す。

【００８８】図４では、評価材料Ｋ３として、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｎの重量％を変えた材料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと従
来の圧力センサにおける一般的なダイアフラム材料であ
るＳＵＳ６３１を用いており、その重量％が示してあ
る。また、各評価材料において上記（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ
＋２０Ｎ）で表される孔食指数が示されている。

【００８９】図４からわかるように、従来のダイアフラ
ム材料であるＳＵＳ６３１では腐食が発生し、ＤＰＦ用
途等、過酷な環境では耐食性が不足している。それに対
して、（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で表される孔食指
数が５０以上であり且つＮｉを３０重量％以上含む材料
Ｃ、Ｄであれば、従来のものに比べ、耐食性が向上し、
まず腐食は発生しないと言える。

【００９０】以上が、第１および第２のダイアフラム８
１、８２を、（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で表される
孔食指数が５０以上であり且つＮｉを３０重量％以上含
む材料からなる構成とした根拠である。

【００９１】そして、このようなダイアフラム８１、８
２とすることで、高湿、高湿で腐食の発生しやすい過酷
な環境下でもダイアフラム８１、８２の腐食を防止でき
る。したがって、本実施形態によれば、排気ガス等の圧
力を検出する過酷な環境での使用に適した圧力センサＳ
１を提供することができる。

【００９２】さらに、本実施形態では、センサ素子２０
がオイル７０によって封止されているため、センサ素子
２０を使用環境すなわち排気凝縮水等のような過酷な環
境にさらさずに保護することが、より確実に行われ、好
ましい。

【００９３】また、本実施形態では、好ましい形態とし
て、センサ素子２０を境にして、第１のダイアフラム８
１側に配置されるオイル７０の量と第２のダイアフラム
８２側に配置されるオイル７０の量とを等しくするよう
にしている。

【００９４】もし、本圧力センサＳ１において、第１の
ダイアフラム８１側のオイル量と第２のダイアフラム８
２側のオイル量とが大きく異なると、熱によるオイル７
０の膨張や収縮がセンサ出力に大きな誤差を与える。こ
れを防ぐためには、各ダイアフラム８１、８２のサイズ
を大きくして、ダイアフラム８１、８２をたわみやすい
ものとし、オイル７０の膨張や収縮をダイアフラム８
１、８２の変位で吸収する必要がある。

【００９５】その点、第１のダイアフラム８１側のオイ
ル量と第２のダイアフラム８２側のオイル量とを等しく
すれば、両側のオイル７０に発生する膨張や収縮の度合
をほぼ等しくすることができる。そして、差圧検出する
ことにより、オイル７０の膨張や収縮の分は実質的にキ
ャンセルすることができ、センサ出力の誤差を大幅に低
減することができる。

【００９６】図５は、第１のダイアフラム８１側のオイ
ル量と第２のダイアフラム８２側のオイル量を等しくし
たことによる効果を示す図である。図５では、温度
（℃）に対するオフセット変動（ｋＰａ）の度合を示し
ている。ここで、オフセットとは、検出される圧力が０
のときの出力であり、その変動は２５℃を基準としてい
る。

【００９７】図５では、第１のダイアフラム８１側のオ
イル量と第２のダイアフラム８２側のオイル量を等しく
した構成を「両面オイル封止」として示している。ま
た、比較のために、センサ素子の片面だけをダイアフラ
ムでオイル封止した「片面オイル封止」構成の圧力セン
サ、具体的には後述する第２実施形態の圧力センサにつ
いても、オフセット変動の温度依存性を調べた。

【００９８】図５からわかるように、「片面オイル封
止」では、オイルの熱による膨張や収縮により、実際に
は検出圧力が０にもかかわらず、あたかも圧力がセンサ
素子に印加されているかのようになり、オフセットが最
大３ｋＰａ程度変動している。

【００９９】それに対し、第１のダイアフラム８１側の
オイル量と第２のダイアフラム８２側のオイル量を等し
くした構成を「両面オイル封止」では、差圧検出するこ
とにより、オイル７０の膨張や収縮の分は実質的にキャ
ンセルすることができ、オフセット変動はほとんど生じ
ない。

【０１００】このように、第１のダイアフラム８１側の
オイル量と第２のダイアフラム８２側のオイル量を等し
くすれば、オイル７０の膨張や収縮をダイアフラム８
１、８２の変位で吸収するためにダイアフラム８１、８
２のサイズを大きくするようなことは不要となる。つま
り、ダイアフラム８１、８２の小型化すなわち圧力セン
サＳ１の小型化に適した構成を実現することができる。

【０１０１】さらに、本実施形態では、ケース１０は樹
脂からなり、ケース１０における第１のポート部１２と
第１のダイアフラム８１との固定、および第２のポート
部１３と第２のダイアフラム８２との固定は、樹脂から
なる接着剤１００による接着にて行われているという特
徴を有する。

【０１０２】また、ケース１０におけるコネクタケース
部１１には、センサ素子２０からの信号を取り出すため
のターミナル１０ａが設けられており、ターミナル１０
ａは、センサ素子２０の近傍からケース１０におけるセ
ンサ素子２０の搭載面と平行な方向に延びるように配置
されていることも特徴である。

【０１０３】また、コネクタケース部（センサ素子設置
部）１１と各ポート部１２、１３とが、ネジ部材６０〜
６２もしくはリベットを用いて接合されていることも特
徴である。

【０１０４】これら接着剤１００、ターミナル１０ａ、
ネジ部材６０〜６２に関する特徴点について、図６に概
略断面構成を示す従来の典型的なオイル封止式の半導体
圧力センサと比較しながら説明していく。まず、図６に
示す従来の圧力センサについて概略説明する。

【０１０５】センサ素子２０が台座３０を介して、樹脂
からなるコネクタケース部Ｊ１１の一端側に接着固定さ
れている。コネクタケース部Ｊ１１にはターミナルＪ１
２がインサート成形されており、センサ素子２０は、タ
ーミナルＪ１２とワイヤボンディングにより電気的に接
続されている。

【０１０６】ハウジングＪ１３は鉄鋼材料等の金属より
なり、圧力導入孔Ｊ１４を有する。ハウジングＪ１３に
は、メタルダイアフラムＪ１５が全周溶接により固定さ
れている。この溶接部は図６中、溶接部Ｊ１５ａとして
示されている。そして、組合せられたコネクタケース部
Ｊ１１とハウジングＪ１３とは、ハウジングＪ１３の端
部Ｊ１６を全周、かしめることで固定されている。

【０１０７】このようにして、コネクタケース部Ｊ１１
とハウジングＪ１３とがかしめ固定され、コネクタケー
スＪ１１とダイアフラムＪ１５との間で、区画された検
出室が構成されている。この検出室には、センサ素子２
０が収納されオイル７０が封入されている。

【０１０８】そして、この図６に示す圧力センサにおい
ては、被測定圧力が圧力導入孔Ｊ１４より導入され、ダ
イアフラムＪ１５に受圧され、オイル７０を介して、セ
ンサ素子２０に伝達される。センサ素子２０は、圧力信
号を電気信号に変換し出力する。この出力信号は、セン
サ素子２０からターミナルＪ１２を介して、外部へ出力
される。

【０１０９】このように従来の圧力センサにおいては、
オイル７０を封止するためのダイアフラムＪ１５をケー
スであるハウジングＪ１３に対し、溶接することで固定
していた。

【０１１０】このような場合、酸性度の強い排気凝縮水
にさらされるような過酷な環境下では、せっかくダイア
フラムＪ１５の耐食性を向上させたとしても、溶接部Ｊ
１５ａから腐食が進行する可能性がある。また、ハウジ
ングＪ１３自体も金属であるため、耐食性を考慮した材
料選定を要する。

【０１１１】その点、本実施形態のように、ダイアフラ
ム８１、８２とケース１０のポート部１２、１３との固
定を樹脂製の接着剤１００を介して行うようにすれば、
ダイアフラム８１、８２とケース１０との固定部におけ
る耐食性までも向上させることができる。また、ケース
１０も樹脂にて構成することで、ケース１０の耐食性も
向上させることができる。

【０１１２】また、上記図６に示す従来の圧力センサに
おいても、コネクタケース部１１には、センサ素子２０
からの信号を取り出すためのターミナルＪ１２が設けら
れている。しかし、このターミナルＪ１２は、センサ素
子２０の近傍からセンサ素子２０の搭載面と直交する方
向に延びている。

【０１１３】このような場合、図６からわかるように、
センサ素子２０の両面にオイルを配置し、差圧検出型に
しようとしても、ターミナルＪ１２の位置する側にはオ
イルを配置するスペースを確保することが困難である。

【０１１４】その点、本実施形態のように、ターミナル
１０ａを、センサ素子２０の近傍からセンサ素子２０の
搭載面と平行な方向に延ばせば、ターミナル１０ａに邪
魔されることなく、センサ素子２０の両面においてオイ
ル封入室を形成するスペースを容易に確保できる。つま
り、差圧検出型の圧力センサを容易に構成することがで
きる。

【０１１５】また、上記図６に示す従来の圧力センサで
は、センサ素子設置部に相当するコネクタケース部Ｊ１
１とポート部に相当するハウジングＪ１３とは、全周か
しめにて固定されている。

【０１１６】しかしながら、本実施形態においてコネク
タケース部１１と各ポート部１２、１３とをかしめ固定
しようとしても、ポート部１２、１３から配管との接続
のために引きだされる圧力導入ポート１２ａ、１３ａ
や、ポート部１２、１３からコネクタケース部１１が出
っ張っているため、全周かしめを行うことはできない。
かしめにおいては、全周ではなく部分的にかしめが途切
れていると、接合信頼性が不十分となる。

【０１１７】そこで、本実施形態では、ネジ部材６０〜
６２もしくはリベットを用いることにより、コネクタケ
ース部１１と各ポート部１２、１３とを容易に接合でき
る。また、本実施形態の圧力センサＳ１を車両に搭載す
るような場合、車両取付用のブラケットをネジ６０に共
締めできるため、ブラケットの装着も簡単になる。

【０１１８】（第２実施形態）図７は、本発明の第２実
施形態に係る絶対圧検出型の圧力センサＳ２の概略断面
構成を示す図である。

【０１１９】限定するものではないが、本実施形態は、
例えば自動車のディーゼルエンジンの排気管に設けられ
たＤＰＦの圧力損失を検出するために圧力センサを排気
管に取り付け、該ＤＰＦの前の排気管圧を検出する前圧
検出型の圧力センサとして適用することができる。

【０１２０】本実施形態では、ＰＰＳやＰＢＴ等の樹脂
よりなるケース１０は、ターミナル１０ａを有するコネ
クタケース部（センサ素子設置部）１１と、このコネク
タケース部１１に組み付けられ圧力導入ポート１２ａを
有するポート部１２とよりなる。このポート部１２は、
圧力導入ポート１２ａの位置は多少異なっているが上記
第１実施形態における第１のポート部と同様のものであ
る。

【０１２１】ケース１０のうちコネクタケース部１１に
おいては、一面側（図７中の上面側）にのみに凹部１１
ａが形成されている。この凹部１１ａは上記第１実施形
態における第１の凹部と同様のものであり、この凹部１
１ａ内には、圧力検出用のセンサ素子２０が設けられて
いる。

【０１２２】センサ素子２０は、第１実施形態と同様、
印加された圧力値に応じたレベルの電気信号を発生する
ものである。本例のセンサ素子２０も、シリコン基板等
の半導体基板に薄肉部としてのダイアフラム（図示せ
ず）を有する半導体ダイアフラム式のセンサチップであ
る。

【０１２３】そして、センサ素子２０には、ガラス等よ
りなる台座３０が接合されセンサ素子２０と一体化され
ている。センサ素子２０は、台座３０を介して、コネク
タケース部１１の凹部１１ａの底面に、図示しないシリ
コーン系接着剤等の接着剤により接着され、凹部１１ａ
内に収納固定されている。

【０１２４】ここで、台座３０には、上記第１実施形態
のような貫通孔３１が形成されていない。そして、セン
サ素子２０と台座３０との間には、例えば真空となった
圧力基準室が形成されている。

【０１２５】また、本実施形態においても、コネクタケ
ース部１１にインサート成形されたターミナル１０ａの
一端側は、センサ素子２０の近傍において凹部１１ａに
露出しており、センサ素子２０とアルミや金等のワイヤ
４０により結線され電気的に接続されている。

【０１２６】また、凹部１１ａ内に露出しているターミ
ナル１０ａの一端部の周囲に、ターミナル１０ａとコネ
クタケース部１１との隙間をシールするための樹脂等か
らなるシール材５０が設けられていることも同様であ
る。

【０１２７】このように、本実施形態においても、ケー
ス１０のうちコネクタケース部１１は、センサ素子２０
が設置されたセンサ素子設置部として構成されている。

【０１２８】ここで、コネクタケース部１１とポート部
１２とは、ネジ部材としてのネジ６０およびナット６１
を用いて接合されている。ナット６１はコネクタケース
部１１にインサート成形されたもので、コネクタケース
部１１とポート部１２とはネジ６０およびナット６１に
よりネジ結合することで締結されている。なお、ネジ部
材６０、６１に代えてリベットを用いても良い。

【０１２９】また、ケース１０のうちコネクタケース部
１１における凹部１１ａには、フッ素系オイルやシリコ
ーン系オイル等からなるオイル７０が充填されている。
そして、ケース１０において、コネクタケース部１１と
ポート部１２との間にはダイアフラム８１が固定されて
いる。このダイアフラム８１は上記第１実施形態におけ
る第１のダイアフラムと同様のものである。

【０１３０】本実施形態でも、ダイアフラム８１は、
（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で表される孔食指数が５
０以上であり且つＮｉを３０重量％以上含む材料からな
るメタルダイアフラムである。

【０１３１】図７に示すように、ダイアフラム８１は、
凹部１１ａを覆うように配置され、凹部１１ａ内のオイ
ル７０を封止している。また、図７では示さないが、ダ
イアフラム８１は、ポート部１２に対して、フロロシリ
コーン系樹脂あるいはフッ素系樹脂等の樹脂からなる接
着剤を介して接着されている。なお、この接着剤は後述
する図８において、符号１００を付して示してある。

【０１３２】また、上記第１実施形態と同様に、コネク
タケース部１１において、ダイアフラム８１が押しつけ
られる部位には、Ｏリング９０が設けられており、ダイ
アフラム８１によるオイル７０の封止をより確実なもの
としている。

【０１３３】また、図示しないが、ポート部１２の圧力
導入ポート１２ａが上記排気管におけるＤＰＦの上流側
にゴムホース等により接続されるものである。それによ
り、ケース１０内においては、ダイアフラム８１にＤＰ
Ｆの上流側圧力（前圧）が導入されるようになってい
る。

【０１３４】そして、ダイアフラム８１に印加された圧
力がオイル７０を介してセンサ素子２０に受圧される。
そして、センサ素子２０のダイアフラムは受圧された圧
力により歪み、この歪みに基づく信号がセンサ素子２０
からワイヤ４０を介してターミナル１０ａから外部に出
力される。こうして、圧力検出がなされる。

【０１３５】次に、本圧力センサＳ１の製造方法の一例
について、図８も参照して述べる。図８は、図７に示す
圧力センサＳ２の分解図である。

【０１３６】ターミナル１０ａおよびナット６１がイン
サート成形されたコネクタケース部１１において、凹部
１１ａ内に露出したターミナル１０ａの一端部をシール
材５０にてシールする。

【０１３７】次に、台座３０と一体化されたセンサ素子
２０を、コネクタケース部１１の凹部１１ａに接着固定
し、センサ素子２０とターミナル１０ａとをワイヤボン
ディングして結線する。

【０１３８】次に、ポート部１２にダイアフラム８１を
上記接着剤１００を用いて接着するとともに、コネクタ
ケース部１１の凹部１１ａにオイル７０を注入し、コネ
クタケース部１１にＯリング９０をセットする。

【０１３９】そして、真空中にて、コネクタケース部１
１とポート部１２とを、ネジ６０とナット６１とをネジ
結合しながら一体化することにより、オイル７０の封止
を行う。ここで、オイル７０中に気泡が入らないように
ネジ６０によりネジ締めを行っていく。その後、特性調
整や検査を行い、図７に示す圧力センサＳ２が完成す
る。

【０１４０】本実施形態によれば、被測定圧力はダイア
フラム８１によって直接受けられ、オイル７０を介して
センサ素子２０に伝達され、センサ素子２０にて検出さ
れる。そして、使用環境下に直接さらされるダイアフラ
ム８１の材質を、上記孔食指数が５０以上且つＮｉを３
０重量％以上含むものとすることで、従来よりもダイア
フラム８１の耐食性を向上させることができる。

【０１４１】ここで、ダイアフラム８１を、（Ｃｒ＋
３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で表される孔食指数が５０以上で
あり且つＮｉを３０重量％以上含む材料からなる構成と
した根拠は、上記第１実施形態において図３や図４を用
いて説明したものと同様である。

【０１４２】よって、本実施形態によれば、排気ガス等
の圧力を検出する過酷な環境での使用に適した圧力セン
サＳ２を提供することができる。さらに、本実施形態に
おいても、センサ素子２０がオイル７０によって封止さ
れているため、センサ素子２０を使用環境にさらさずに
保護することが、より確実に行われ、好ましい。

【０１４３】さらに、図７に示すように、本実施形態に
おいても、上記第１実施形態と同様の、接着剤１００、
ターミナル１０ａ、ネジ部材６０、６１に関する特徴点
を有する。

【０１４４】すなわち、ケース１０は樹脂からなり、ケ
ース１０におけるポート部１２とダイアフラム８１との
固定は、樹脂からなる接着剤１００による接着にて行わ
れているという特徴を有する。それにより、ダイアフラ
ム８１とケース１０との固定部およびケース１０自体の
耐食性までも向上させることができる。

【０１４５】また、ターミナル１０ａは、センサ素子２
０の近傍からケース１０におけるセンサ素子２０の搭載
面と平行な方向に延びるように配置されている。また、
コネクタケース部（センサ素子設置部）１１とポート部
１２とが、ネジ部材６０、６１もしくはリベットを用い
て接合されている。

【０１４６】ところで、ＤＰＦに組み込む場合、本実施
形態のような絶対圧検出型の圧力センサＳ２は、フィル
タの前圧のみ測定する方式に用いられ、一方、上記第１
実施形態のような差圧検出型の圧力センサは、フィルタ
前後の差圧を測定する方式に用いられることは上述し
た。

【０１４７】ＤＰＦにおける圧力レンジは前者が６０〜
２００ｋＰａ程度、後者が２０〜５０ｋＰａ程度であ
る。このように絶対圧検出型と差圧検出型とで、圧力レ
ンジが大きく異なる場合、ダイアフラム８１、８２の必
要径が異なる。

【０１４８】一般に、被測定圧力が小さい場合、オイル
７０の膨張や収縮の影響を出力が大きく受けるため、ダ
イアフラムの径を大きくしてたわみやすくし、オイルの
膨張、収縮の影響を小さくする。一方、被測定圧力が大
きい場合は、出力に対するオイル７０の膨張や収縮の影
響が小さいため、さほどダイアフラムの径を大きくする
必要はない。

【０１４９】このことから、比較的圧力レンジの高い絶
対圧検出型の圧力センサに比べて、比較的圧力レンジの
低い差圧検出型の圧力センサは、ダイアフラムの径が大
きくなる傾向にある。

【０１５０】上記第１実施形態と本実施形態では、図１
と図７との比較からもわかるように、基本構成は類似し
ており、本実施形態の圧力センサＳ２において、ケース
１０におけるセンサ素子２０搭載面と反対側にもオイル
封止構成を設けたものが上記第１実施形態の圧力センサ
Ｓ１と言って良い。

【０１５１】このような場合、両実施形態の圧力センサ
においてダイアフラム８１、８２の径が同一であれば、
ダイアフラムの形成工程やオイル封止を含めたダイアフ
ラムの組み付け工程において、製造ラインの共通化を図
ることができる。

【０１５２】その点、上記第１実施形態では、第１のダ
イアフラム８１側のオイル量と第２のダイアフラム８２
側のオイル量を等しくすることで、ダイアフラム８１、
８２のサイズを大きくすることを不要としている。その
ため、本実施形態と上記第１実施形態とでダイアフラム
サイズの同一化が図れ、製造ラインの共通化が図れる。

【０１５３】（第３実施形態）図９は、本発明の第３実
施形態に係る金属ダイアフラム式の圧力センサＳ３の概
略断面構成を示す図である。

【０１５４】この圧力センサＳ３は、中空円筒形状をな
す金属製のステム２００を有し、このステム２００は、
一端側（図９中の上端側）に薄肉状のダイアフラム２０
１を有し、他端側（図９中の下端側）に開口部２０２を
有する。ステム２００は金属製のハウジング２１０に収
納されている。

【０１５５】ステム２００の一端側すなわちダイアフラ
ム２０１の表面は、ハウジング２１０の一端側の開口部
内に露出している。一方、ステム２００の他端側にはハ
ウジング２１０の他端部と全周溶接された溶接部２０３
が形成され、それによりステム２００とハウジング２１
０とが固定されている。

【０１５６】ここで、ステム２００の開口部２０２から
ステム２００内へ圧力を導入可能となっており、導入さ
れた圧力はダイアフラム２０１の裏面に受圧されるよう
になっている。

【０１５７】また、ステム２００のダイアフラム２０１
の表面には、シリコン基板等からなるセンサ素子として
のセンサチップ２２０が、図示しない低融点ガラス等に
より接合されている。

【０１５８】このセンサチップ２２０は図示しないゲー
ジ部を有し、センサチップ２２０が歪んだときに、その
歪みを該ゲージ部で検出し、検出された歪みに基づく信
号が出力可能となっているものである。例えば、ゲージ
部としてシリコン基板に形成された拡散抵抗がブリッジ
回路を形成することで、センサチップ２２０の機能が発
揮される。

【０１５９】このような構成により、開口部２０１から
ステム２００内部に導入された圧力によってダイアフラ
ム２０１が歪むと、その歪みはセンサチップ２２０の歪
みとして上記ゲージ部にて検出され、検出された歪みに
基づく信号がセンサチップ２２０から出力されるように
なっている。

【０１６０】そして、ハウジング２１０の一端側の開口
部内において、センサチップ２２０の周囲には、センサ
チップ２２０からの出力信号を増幅したり、調整したり
する回路基板としてのセラミック基板２３０が設けられ
ている。

【０１６１】このセラミック基板２３０には、信号増幅
用のＩＣチップや特性調整用のＩＣチップが搭載されて
おり、これらＩＣチップは、ボンディングワイヤ２４０
を介してセンサチップ２２０と電気的に接続されてい
る。

【０１６２】また、セラミック基板２３０とターミナル
２５０とが、ピン２６０を介して電気的に接続されてい
る。セラミック基板２３０、ピン２６０、ターミナル２
５０の接続は溶接等にて可能である。ターミナル２５０
は樹脂２５１にインサート成形されてアッシーとなって
おり、ハウジング２１０内に支持固定されている。

【０１６３】また、ハウジング２１０の一端側の開口部
には、樹脂等からなるコネクタケース２７０がＯリング
２８０を介して挿入されている。ハウジング２１０の一
端部がコネクタケース２７０に全周、かしめられてお
り、それによりハウジング２１０とコネクタケース２７
０とが気密に固定されている。

【０１６４】このような圧力センサＳ３においては、被
測定圧力がステム２００の内部へ導入されたときに、そ
の圧力によってダイアフラム２０１が歪み、この歪みを
センサチップ２２０により電気信号に変換し、この信号
をセラミック基板２３０にて処理し、ターミナル２５０
から外部へ送り出すようになっている。

【０１６５】このような基本構成を有する本実施形態の
圧力センサＳ３において、ステム２００は、（Ｃｒ＋
３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で表される孔食指数が５０以上で
あり且つＮｉを３０重量％以上含む材料からなる。つま
り、使用環境下に直接さらされるダイアフラム２０１の
材質を、孔食指数が５０以上且つＮｉを３０重量％以上
含むものとすることができる。

【０１６６】それにより、本実施形態においても、従来
よりもダイアフラム２０１の耐食性を向上させることが
でき、排気ガス等の圧力を検出する過酷な環境での使用
に適した圧力センサＳ３を提供することができる。そし
て、本圧力センサＳ３は、高圧の排気ガス圧の測定用、
例えばターボ直下の排気圧力等を検出可能な圧力センサ
として適用できる。

【０１６７】（他の実施形態）以上、上記実施形態で
は、圧力検出用のセンサ素子２０、２２０がダイアフラ
ム８１、８２、２０１を介して被測定圧力を受圧するよ
うにした圧力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３において、ダイア
フラムは、（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で表される孔
食指数が５０以上であり且つＮｉを３０重量％以上含む
材料からなる圧力センサが提供される。

【０１６８】それにより、排気ガス等の圧力を検出する
過酷な環境での使用に適した圧力センサを提供すること
ができた。ここにおいて、耐排気凝縮水性という観点か
らは、上記ダイアフラムを、ＰＰＳやポリイミド等の樹
脂製とすることも考えられる。ただし、樹脂ダイアフラ
ムとした場合は湿度を透過するため、センサ素子のパッ
ド腐食等に注意を払う必要がある。

【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概略
断面図である。

【図２】図１に示す圧力センサの分解図である。

【図３】乾湿交互試験の方法を示す図である。

【図４】乾湿交互試験の結果を示す図表である。

【図５】第１のダイアフラム側のオイル量と第２のダイ
アフラム側のオイル量を等しくしたことによる効果を示
す図である。

【図６】従来の典型的なオイル封止式の半導体圧力セン
サの概略断面図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係る圧力センサの概略
断面図である。

【図８】図７に示す圧力センサの分解図である。

【図９】本発明の第３実施形態に係る圧力センサの概略
断面図である。

【図１０】従来の各種の半導体式圧力センサの概略断面
図である。

【符号の説明】

１０…ケース、１０ａ…ターミナル、１１ａ…第１の凹
部（凹部）、１１ｂ…第２の凹部、１２…第１のポート
部（ポート部）、１３…第２のポート部、１２ａ、１３
ａ…圧力導入ポート、２０…センサ素子、６０…ネジ、
６１、６２…ナット、７０…オイル、８１…第１のダイ
アフラム（ダイアフラム）、８２…第２のダイアフラ
ム、１００…接着剤、２０１…ダイアフラム、２２０…
センサチップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 浩 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 小池 晴久 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2F055 AA27 AA31 BB05 CC02 DD01 DD05 EE14 FF38 GG12 GG22 GG25

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力検出用のセンサ素子（２０、２２
   ０）がダイアフラム（８１、８２、２０１）を介して被
   測定圧力を受圧するようにした圧力センサにおいて、 前記ダイアフラムは、（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で
   表される孔食指数が５０以上であり且つＮｉを３０重量
   ％以上含む材料からなることを特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 凹部（１１ａ、１１ｂ）を有するケース
   （１０）と、 前記凹部内に設けられた圧力検出用のセンサ素子（２
   ０）と、 前記凹部内に充填されたオイル（７０）と、 前記凹部を覆うように前記ケースに固定され前記オイル
   を封止するダイアフラム（８１、８２）とを備え、 前記ダイアフラムに印加された被測定圧力が前記オイル
   を介して前記センサ素子に受圧されるようになってお
   り、 前記ダイアフラムは、（Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋２０Ｎ）で
   表される孔食指数が５０以上であり且つＮｉを３０重量
   ％以上含む材料からなることを特徴とする圧力センサ。
3. 【請求項３】 一面側に第１の凹部（１１ａ）、前記一
   面と反対の面側に前記第１の凹部と連通する第２の凹部
   （１１ｂ）を有するケース（１０）と、 前記第１の凹部と前記第２の凹部との連通部を遮断する
   ように前記第１の凹部内に設けられた圧力検出用のセン
   サ素子（２０）と、 前記第１の凹部および前記第２の凹部の内部に充填され
   たオイル（７０）と、 前記第１の凹部を覆うように前記ケースに固定され前記
   オイルを封止する第１のダイアフラム（８１）と、 前記第２の凹部を覆うように前記ケースに固定され前記
   オイルを封止する第２のダイアフラム（８２）とを備
   え、 前記第１および第２のダイアフラムに印加された圧力が
   前記オイルを介して前記センサ素子に受圧されるように
   なっており、 前記第１のダイアフラム側から受圧された圧力と前記第
   ２のダイアフラム側から受圧された圧力との差圧を前記
   センサ素子により検出するようになっており、 前記第１および第２のダイアフラムは、（Ｃｒ＋３．３
   Ｍｏ＋２０Ｎ）で表される孔食指数が５０以上であり且
   つＮｉを３０重量％以上含む材料からなることを特徴と
   する圧力センサ。
4. 【請求項４】 前記センサ素子（２０）を境にして、前
   記第１のダイアフラム（８１）側に配置される前記オイ
   ル（７０）の量と前記第２のダイアフラム（８２）側に
   配置される前記オイルの量とが等しいことを特徴とする
   請求項３に記載の圧力センサ。
5. 【請求項５】 前記ケース（１０）は樹脂からなり、前
   記ケースと前記ダイアフラム（８１、８２）とは、樹脂
   からなる接着剤（１００）にて接着固定されていること
   を特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
6. 【請求項６】 前記ケース（１０）は樹脂からなり、前
   記ケースと前記第１のダイアフラム（８１）および前記
   第２のダイアフラム（８２）とは、樹脂からなる接着剤
   （１００）にて接着固定されていることを特徴とする請
   求項３または４に記載の圧力センサ。
7. 【請求項７】 前記接着剤（１００）は、フロロシリコ
   ーン系樹脂あるいはフッ素系樹脂の接着剤であることを
   特徴とする請求項５または６に記載の圧力センサ。
8. 【請求項８】 前記ケース（１０）には、前記センサ素
   子（２０）からの信号を取り出すためのターミナル（１
   ０ａ）が設けられており、 前記ターミナルは、前記センサ素子の近傍から前記ケー
   スにおける前記センサ素子の搭載面と平行な方向に延び
   るように配置されていることを特徴とする請求項２ない
   し７のいずれか一つに記載の圧力センサ。
9. 【請求項９】 前記ケース（１０）は、前記センサ素子
   （２０）が設けられるセンサ素子設置部（１１）と圧力
   導入ポート（１２ａ、１３ａ）が形成されたポート部
   （１２、１３）とが組み付けられてなるものであり、 前記センサ素子設置部と前記ポート部とは、ネジ部材
   （６０、６１、６２）もしくはリベットを用いて接合さ
   れていることを特徴とする請求項２ないし８のいずれか
   一つに記載の圧力センサ。