JP2009098062A - 圧力センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】フィルタを必要としなくても、壁面を徘徊する虫が圧力導入孔への侵入することによって精度良い圧力検出が行えなくなることを防止できる圧力センサを提供する。
【解決手段】回路基板等からリードフレーム42や下部ケース21の側面を通じて圧力導入孔22bに至る経路中に侵入防止剤7を配置する。これにより、当該経路を通じて虫が徘徊してきたとしても、侵入防止剤7により虫を捕獲もしくは殺虫できるため、虫の侵入を防ぐことが可能となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、圧力導入孔を通じて伝えられる圧力測定媒体の圧力センサをダイアフラムにて受け、ダイアフラムに形成されたピエゾ素子等の感圧素子から圧力に応じた検出信号を出力させることで圧力の検出を行う圧力センサに関するものである。
従来、特許文献1において、圧力センサの大気導入通路を櫛歯状あるいは螺旋状にすると共にその大気導入通路内に粘着性材を配置することにより、虫が圧力センサ内に侵入しようとしたときに粘着性材にて捕獲し、圧力センサ内に配置されたICチップやワイヤボンディング部を保護することが開示されている。
また、特許文献2において、圧力センサの大気開放口にフィルタを設けることにより、フィルタにて大気開放口に異物が侵入することを防止する構造が開示されている。
さらに、特許文献3において、大気開放口を入口側において拡径することにより、大気開放口の内壁に虫が巣を作ることを防止する構造が開示されている。
特開2006−105853号公報 特開平9−43085号公報 特開平11−101659号公報
しかしながら、特許文献1のように大気導入通路を櫛歯状あるいは螺旋状にしつつ、その大気導入通路内に粘着性材を配置する構造では、構造が複雑になるだけでなく、壁面を徘徊して侵入してくる虫を大気導入通路内で捕獲してしまう。このため、大気導入通路が捕獲した虫によって閉塞されてしまい、大気導入の障害となって、通気性が悪くなるために精度良い圧力検出が行えなくなるという問題がある。
また、特許文献2のようにフィルタを備える場合には、フィルタという別部品が必要になるために部品点数が増加してしまうし、コスト高になるという問題がある。また、フィルタが目詰まりしてしまうと、上記と同様に、大気導入の障害となって、通気性が悪くなるために精度良い圧力検出が行えなくなるという問題も生じる。
さらに、特許文献3のように大気開放口を拡径する場合、虫が巣を作ることを防止できるかもしれないが、虫の侵入を防止できるものではない。
本発明は上記点に鑑みて、フィルタを必要としなくても、壁面を徘徊する虫が圧力導入孔への侵入することによって精度良い圧力検出が行えなくなることを防止できる圧力センサを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では、ダイアフラム(31a)が形成されたセンサチップ(31)を含むセンサ部(3)と、 センサ部(3)を収容する空間(6)を構成するケース(2)と、ケース(2)の空間(6)に露出する部分およびケース(2)の外部に露出する部分を有し、空間(6)に露出する部分を通じてセンサ部(3)と電気的に接続されると共に、外部に露出する部分を介してセンサ部(3)をケース(2)の外部と電気的に接続する配線部(4)と、を有し、ダイアフラム(31a)に印加された圧力測定媒体の圧力に応じた検出信号を配線部(4)を通じて出力させるてなる圧力センサにおいて、ケース(2)の外壁面のうち配線部(4)がケース(2)の外部に露出する部分からケース(2)に備えられた圧力導入孔(22b)に至る経路中に、虫の侵入防止剤(7)が配置されていることを特徴としている。
このように構成された圧力センサでは、圧力センサが実装される回路基板等から配線部(4)やケース(2)の外壁面を通じて圧力導入孔(22b)に至る経路中に侵入防止剤(7)を配置している。このため、当該経路を通じて虫が徘徊してきたとしても、侵入防止剤(7)により虫の侵入を防ぐことが可能となる。
これにより、圧力導入孔(22b)が虫によって閉塞されないため、虫が圧力導入の障害となって、通気性が悪くなるために精度良い圧力検出が行えなくなることを防止できる。そして、このような侵入防止剤(7)を圧力導入孔(22b)の内側ではなく、圧力導入孔(22b)の外側であるケース(2)の外壁面に配置している。このため、圧力導入孔(22b)を複雑な形状にする必要もない。
また、侵入防止剤(7)という圧力導入孔(22b)を閉塞し得ない材料にて圧力導入孔(22b)への虫の侵入を防止しているため、フィルタを使用した場合のように目詰まりによって圧力導入孔(22b)が閉塞されてしまうことはない。また、フィルタのように完全に圧力導入孔(22b)を構成するケース(2)と別部品とされる場合には部品点数の増加となるが、侵入防止剤(7)をケース(2)と一体的にした構造とすれば、部品点数増加も生じない。
さらに、圧力導入孔(22b)に虫が侵入しないため、圧力導入孔(22b)内に虫が巣を作ることもない。
このような侵入防止剤(7)は、圧力導入孔(22b)の周囲を全周囲むように配置されると好ましい。
このように、圧力導入孔(22b)の周囲を全周囲むように侵入防止剤(7)を配置することで、より圧力導入孔(22b)への虫の侵入を防止することが可能となる。
例えば、ケース(2)に対して、圧力導入孔(22b)の周囲を全周囲むように形成された溝(22c、22d)を備えておき、この溝(22c、22d)内に侵入防止剤(7)を配置することができる。このような溝(22c、22d)を複数個設け、複数個の(22c、22d)それぞれに侵入防止剤(7)が配置されるようにすれば、冗長性を持たせることが可能になるため、より確実に圧力導入孔(22b)に虫が侵入することを防止できる。
また、例えばケース(2)を、センサ部(3)が収容される空間(6)を構成する有底中空形状の下部ケース(21)と、下部ケース(21)の開口部の開口端に固定され、圧力導入孔(22)が形成された上部ケース(22)と、を有した構成とし、上部ケース(22)に対して下部ケース(21)の反対側に突出させられることで形成された突出部(22a)に侵入防止剤(7)が配置されるようにすることができる。
この場合、突出部(22a)に圧力導入孔(22b)の周囲を全周囲むように形成された溝(22c、22d)を備え、この溝(22c、22d)内に侵入防止剤(7)を配置することができる。例えば、溝としては、突出部(22a)の外壁面に形成されている溝(22c)や、突出部(22a)の先端面に形成されている溝(22d)を挙げることができる。また、溝ではなく、侵入防止剤(7)を突出部(22a)の先端面に配置しても良い。
さらに、突出部(22a)のうち圧力導入孔(22b)と異なる位置に、圧力導入孔(22b)よりも小さなサイズかつ空間(6)に繋がらないダミー孔(22e)を備え、該ダミー孔(22e)内に侵入防止剤(7)を配置することもできる。
このように、圧力導入孔(22b)と異なる位置に圧力導入孔(22b)よりもサイズが小さなダミー孔(22e)を形成した場合、アリなどの虫が生物学的により小さなサイズの方に侵入したがるという習性があるため、アリなどの虫を圧力導入孔(22b)ではなくダミー孔(22e)側に侵入させることが可能となる。このため、ダミー孔(22e)に配置した侵入防止剤(7)にて虫の侵入を防止できる。
このような侵入防止剤(7)としては、虫を捕獲する粘着性材、虫に対して殺虫効果を有する殺虫剤もしくは毒餌剤のいずれかを用いることができる。
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ものである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本発明の一実施形態を適用した圧力センサについて説明する。本実施形態で説明する圧力センサは、例えば車両における排圧センサとして使用される。
図1は、本実施形態の圧力センサ1の概略構成を示した断面図である。以下、この図を参照して、本実施形態の圧力センサ1について説明する。
図1に示されるように、圧力センサ1は、ケース2、センサ部3、配線部4、保護材5等を有した構成とされている。
ケース2は、圧力センサ1の外形を形成すると共に、内部に空間6を構成するものであり、このケース2の空間6内にセンサ部3や保護材5等が収容される。ケース2は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の樹脂にて構成され、下部ケース21と上部ケース22とにより構成されている。
下部ケース21は、センサ部3等が収容される中空部を構成する有底中空状(例えば有底円筒形状や有底四角筒形状)を成しており、下部ケース21における底部21aのうち中空部側の表面21bがセンサ部3の搭載面とされる。
上部ケース22は、下部ケース21の開口部の端部(開口端)と同じ形状とされており、下部ケース21の開口端に接着等により接合されている。このように接合されることにより、下部ケース21と上部ケース22とによる空間6が構成されている。上部ケース22の中央位置、つまり下部ケース21のうちセンサ部3が搭載される場所と対応する場所には、下部ケース21とは反対側に突出させられた円柱状の突出部22aが備えられており、この突出部22aの中央位置が例えば円形状に開口させられることにより圧力導入孔22bが形成されている。具体的には、突出部22aは、上部ケース22のうち下部ケース21と接合される裏面に対して垂直方向に延設されており、圧力導入孔22bも同方向に延設されている。この圧力導入孔22bが形成された位置は、下部ケース21の底部21aのうちセンサ部3の搭載位置と対応しており、圧力導入孔22bから導入された圧力測定媒体の圧力がセンサ部3に偏りなく印加される構造となっている。
センサ部3は、センサチップ31と台座32とを有して構成されており、これらが接着剤33を介して下部ケース21の底部21aの表面21bに接着されている。
センサチップ31は、例えばn型シリコンからなる半導体基板にて構成され、半導体基板の裏面がエッチングなどにより凹まされた薄肉のダイアフラム31aと、このダイアフラム31aに形成された図示しないp型のピエゾ抵抗(感圧素子)を含む電気回路を備えた構成とされている。センサチップ31の裏面側が台座32に接着されることで、ダイアフラム31aの表面に圧力測定媒体の圧力が伝えられるように構成されている。そして、ダイアフラム31aを構成する凹部と台座32とによる空間を圧力基準室31bとして、ダイアフラム31aの表面側に印加される圧力測定媒体の圧力が圧力基準室31b内の圧力に対する相対圧力として検出され、測定結果と対応するセンサ出力(出力信号)が配線部4を通じて出力される。
台座32は、例えば低融点ガラスなどにより構成されている。この台座32に対してセンサチップ31が例えば陽極接合などにより接合され、圧力基準室31b内の気密が保たれている。
配線部4は、ボンディングワイヤ41およびリードフレーム42にて構成されている。ボンディングワイヤ41は、センサチップ31におけるゲージ抵抗もしくは電気回路に電気的に接続されていると共にリードフレーム42に電気的に接続されており、例えばセンサチップ31の電源印加、接地、および、センサ出力用とされる。リードフレーム42は、一端が下部ケース21の底部21aの表面21bから部分的に空間6内に露出し、他端が下部ケース21から突き出してケース2の外部に露出するように構成されている。このリードフレーム42の一端、つまり下部ケース21の底部21aの表面21bから露出する側の端部にボンディングワイヤ41が接合されている。そして、リードフレーム42のうち外部に突き出している部分が折り曲げられることにより、リードフレーム42の他端、つまり下部ケース21の外部に突き出している端部にて、図示しない回路基板などに実装できるようになっている。
保護材5は、センサ部3およびボンディングワイヤ41などを覆うことにより保護するものである。この保護材5は、圧力導入孔22bを通じて圧力測定媒体が導入されてきたときに、その圧力をセンサチップ31に伝える圧力伝達部材としての役割も果たし、例えば、ゲル(シリコーンゲル)等により構成されている。
そして、このように構成された圧力センサ1において、突出部22aの外壁面に、圧力導入孔22bを通じてアリなどの虫が空間6内に侵入することを防止するための侵入防止剤7が配置されている。具体的には、突出部22aには圧力導入孔22bの周囲を全周囲むように形成された溝22cが形成されており、この溝22c内を埋め込むように侵入防止剤7が備えられている。
侵入防止剤7は、粘着性部材、殺虫剤もしくは毒餌剤にて構成される。粘着性部材は、圧力センサ1の外表面を徘徊して圧力導入孔22b内に侵入しようとする虫を粘着力によって捕獲するものである。例えば、粘着性部材は、ゲルなどにより構成されるが、保護材5を構成するゲル(例えば、シリコーンゲル)と同じ材料とすれば、材料の簡素化が可能、つまり材料の増加を防止することが可能になる。殺虫剤は、圧力センサ1の外表面を徘徊して圧力導入孔22b内に侵入しようとする虫を殺虫効果によって排除するものである。殺虫剤の種類としては、侵入し得ると想定される虫の種類に応じて選択可能であり、例えばアリの場合にはピレスロイド剤、有機リン剤、カーバメート剤、エアゾール剤などを殺虫剤として用いることができる。毒餌剤は、圧力センサ1の外表面を徘徊して圧力導入孔22b内に侵入しようとする虫に食わせることにより殺虫効果を発揮してその虫を排除するものである。毒餌剤の種類も、侵入し得ると想定される虫の種類に応じて選択可能であり、例えばアリの場合にはジノテフランなどを毒餌剤として用いることができる。
このように構成された圧力センサ1では、回路基板(図示せず)からリードフレーム42や下部ケース21の側面を通じて圧力導入孔22bに至る経路中に侵入防止剤7を配置している。このため、当該経路を通じて虫が徘徊してきたとしても、侵入防止剤7により虫を捕獲もしくは殺虫できるため、虫の侵入を防ぐことが可能となる。
これにより、圧力導入孔22bが虫によって閉塞されないため、虫が圧力導入の障害となって、通気性が悪くなるために精度良い圧力検出が行えなくなることを防止できる。そして、このような侵入防止剤7を圧力導入孔22bの内側ではなく、圧力導入孔22bの外側である上部ケース22の外壁面、具体的には突出部22aの外周面に配置している。このため、圧力導入孔22bを複雑な形状にする必要もない。
なお、虫が飛来するような場合には、侵入防止剤7を通過することなく圧力導入孔22bに侵入する可能性があるとも考えられるが、圧力センサ1は車両に備えられたドア内やエンジンルーム内のように他の部材に覆われた場所や他にも様々な部品が配置される場所に配置されるため、圧力導入孔22bに直接飛来してくる可能性は非常に低い。このため、殆どの場合、虫がケース2の該壁面から圧力導入孔22bに至る経路中を徘徊することになり、圧力導入孔22bに辿り着く前に侵入防止剤7に触れることになる。したがって、上記効果をほぼ確実に得ることが可能となる。
また、侵入防止剤7という圧力導入孔22bを閉塞し得ない材料にて圧力導入孔22bへの虫の侵入を防止しているため、フィルタを使用した場合のように目詰まりによって圧力導入孔22bが閉塞されてしまうことはない。また、フィルタのように完全に圧力導入孔22bを構成する部材(本実施形態の場合は上部ケース22)と別部品とされる場合には部品点数の増加となるが、本実施形態のように、侵入防止剤7を上部ケース22と一体的にした構造とすれば、部品点数増加も生じない。
さらに、圧力導入孔22bに虫が侵入しないため、圧力導入孔22b内に虫が巣を作ることもない。
そして、本実施形態の場合、圧力導入孔22bの周囲を全周囲むように侵入防止剤7を配置している。侵入防止剤7は、圧力導入孔22bの周囲を全周囲まなくても、効果はあるが、このように全周囲むように配置することにより、より圧力導入孔22bへの虫の侵入を防止することが可能となる。
なお、このような構造の圧力センサ1は、基本的には侵入防止剤7を備えていない従来の構造と同様の製造方法により製造可能であるが、上部ケース22を下部ケース21に接合する前もしくは後に、上部ケース22の溝22c内に侵入防止剤7をコーティング、ディップなどを行う工程を追加すれば良い。このような侵入防止剤7のコーティング、ディップなどの工程としては、一般的なコーティング、ディップなどの工程を用いればよい。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して侵入防止剤7の配置場所を変更したものであり、他の構造に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図2は、本実施形態の圧力センサ1の概略構成を示した断面図である。この図に示すように、突出部22aの先端面の全域に侵入防止剤7が配置されている。このような構造は、突出部22aの先端面に侵入防止剤7をコーティング、ディップなど行うことにより実現でき、このような構造としても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態に対して侵入防止剤7の配置構造を変更したものであり、他の構造に関しては第1実施形態と同様であるため、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図3は、本実施形態の圧力センサ1の概略構成を示した断面図である。この図に示すように、本実施形態でも突出部22aの先端面に侵入防止剤7を配置しているが、突出部22aの先端面に圧力導入孔22bの周囲を全周囲むような溝22dを形成し、この溝22d内に侵入防止剤7が配置されるようにしている。このような構造は、突出部22aの先端面に形成された溝22d内に侵入防止剤7をコーティング、ディップなど行うことにより実現でき、このような構造としても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態と第3実施形態に示した侵入防止剤7の配置構造を組み合わせたものであり、他の構造に関しては第1実施形態と同様である。
図4は、本実施形態の圧力センサ1の概略構成を示した断面図である。この図に示すように、本実施形態では、突出部22aの外周面に形成された溝22c内と先端面に形成された溝22dの双方に侵入防止剤7を配置している。このように、複数箇所に侵入防止剤7を配置して冗長性を持たせることにより、より確実に圧力導入孔22bに虫が侵入することを防止できる。
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して侵入防止剤7の配置構造を変更したものであり、他の構造に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図5は、本実施形態の圧力センサ1の概略構成を示した図であり、図5(a)は圧力センサ1の断面図、図5(b)は圧力センサ1の上面図である。なお、図5(a)は、図5(b)のA−A断面と対応している。
この図に示されるように、本実施形態では突出部22aが長円形状もしくは円形を2つ結合したような形状とされており、圧力導入孔22bに隣接するようにダミー孔22eが備えられている。ダミー孔22eは圧力導入孔22bよりも小さな径とされ、かつ、圧力導入孔22bのように空間6内に繋がる構造ではなく、上部ケース22の途中まででしか延設されていない構造とされている。そして、このダミー孔22eの底部に侵入防止剤7が配置されている。
このように、圧力導入孔22bに隣接するように圧力導入孔22bよりも小径なダミー孔22eを形成した場合、アリなどの虫が生物学的により小さな径の方に侵入したがるという習性があるため、アリなどの虫を圧力導入孔22bではなくダミー孔22e側に侵入させることが可能となる。このため、虫をダミー孔22eに配置した侵入防止剤7にて捕獲もしくは殺虫することが可能となり、上記第1実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
(他の実施形態)
上記第1〜第4実施形態では、侵入防止剤7を圧力導入孔22bの周囲を全周囲むように配置しているが、必ずしも全周囲むようにしなければならない訳ではない。つまり、圧力導入孔22bの周囲の1箇所もしくは複数箇所に侵入防止剤7を配置しても効果はある。複数箇所侵入防止剤7を配置する場合には、圧力導入孔22bを囲むように等間隔に配置するとより効果がある。
また、上記第5実施形態では、ダミー孔22eを圧力導入孔22bよりも小径な1つの穴として形成したが、圧力導入孔22bを囲むようにダミー孔22eを円環状にしたり、複数のダミー孔22eを円環状に配置しても良い。また、圧力導入孔22bおよびダミー孔22eは上面形状が円形状である必要はなく、他の形状(例えば多角形)であっても構わない。この場合、圧力導入孔22bに対してダミー孔22eのサイズが小さければ、上記効果を得ることができる。
本発明の第1実施形態の圧力センサの概略構成を示した断面図である。 本発明の第2実施形態の圧力センサの概略構成を示した断面図である。 本発明の第3実施形態の圧力センサの概略構成を示した断面図である。 本発明の第4実施形態の圧力センサの概略構成を示した断面図である。 本発明の第5実施形態の圧力センサの概略構成を示した図であり、(a)は断面図、(b)は上面図である。
符号の説明
1…圧力センサ、2…ケース、3…センサ部、4…配線部、5…保護材、6…空間、7…侵入防止剤、21…下部ケース、21a…底部、21b…表面、22…上部ケース、22a…突出部、22b…圧力導入孔、22c…溝、22d…溝、22e…ダミー孔、31…センサチップ、31a…ダイアフラム、31b…圧力基準室、32…台座、33…接着剤、41…ボンディングワイヤ、42…リードフレーム

Claims (11)

  1. ダイアフラム(31a)が形成されたセンサチップ(31)を含むセンサ部(3)と、
    前記センサ部(3)を収容する空間(6)を構成するケース(2)と、
    前記ケース(2)の前記空間(6)に露出する部分および前記ケース(2)の外部に露出する部分を有し、前記空間(6)に露出する部分を通じて前記センサ部(3)と電気的に接続されると共に、前記外部に露出する部分を介して前記センサ部(3)を前記ケース(2)の外部と電気的に接続する配線部(4)と、を有し、
    前記ダイアフラム(31a)に印加された圧力測定媒体の圧力に応じた検出信号を前記配線部(4)を通じて出力させる圧力センサにおいて、
    前記ケース(2)には、前記空間(6)に繋がり、前記センサ部(3)に対して圧力測定媒体を導入するための圧力導入孔(22b)が備えられていると共に、前記ケース(2)の外壁面のうち前記配線部(4)が前記ケース(2)の外部に露出する部分から前記圧力導入孔(22b)に至る経路中に、虫の侵入防止剤(7)が配置されていることを特徴とする圧力センサ。
  2. 前記侵入防止剤(7)は、前記圧力導入孔(22b)の周囲を全周囲むように配置さ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。
  3. 前記ケース(2)には、前記圧力導入孔(22b)の周囲を全周囲むように形成された溝(22c、22d)が備えられており、
    前記侵入防止剤(7)は、前記溝(22c、22d)内に配置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。
  4. 前記溝(22c、22d)は複数個あり、複数個の前記(22c、22d)それぞれに前記侵入防止剤(7)が配置されていることを特徴とする請求項3に記載の圧力センサ。
  5. 前記ケース(2)は、前記センサ部(3)が収容される前記空間(6)を構成する有底中空形状の下部ケース(21)と、前記下部ケース(21)の開口部の開口端に固定され、前記圧力導入孔(22)が形成された上部ケース(22)と、を有して構成され、前記上部ケース(22)に対して前記下部ケース(21)の反対側に突出させられることで形成された突出部(22a)に前記侵入防止剤(7)が配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の圧力センサ。
  6. 前記突出部(22a)には、前記圧力導入孔(22b)の周囲を全周囲むように形成された溝(22c、22d)が備えられており、
    前記侵入防止剤(7)は、前記溝(22c、22d)内に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の圧力センサ。
  7. 前記溝は、前記突出部(22a)の外壁面に形成されている溝(22c)であることを特徴とする請求項6に記載の圧力センサ。
  8. 前記溝は、前記突出部(22a)の先端面に形成されている溝(22d)であることを特徴とする請求項6または7に記載の圧力センサ。
  9. 前記侵入防止剤(7)は、前記突出部(22a)の先端面に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の圧力センサ。
  10. 前記突出部(22a)には、前記圧力導入孔(22b)と異なる位置に、前記圧力導入孔(22b)よりも小さなサイズかつ前記空間(6)に繋がらないダミー孔(22e)が備えられ、該ダミー孔(22e)内に前記侵入防止剤(7)が配置さ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。
  11. 前記侵入防止剤(7)は、前記虫を捕獲する粘着性材、前記虫に対して殺虫効果を有する殺虫剤もしくは毒餌剤のいずれかであることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の圧力センサ。
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