JP3840784B2 - 圧力センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サージ性の圧力を吸収することができる圧力センサに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
液体や気体の圧力を検出するための圧力センサとしては、ケース内に、検出対象圧力が導入される圧力導入室を設けると共に、その圧力導入室に導入された圧力を検出する圧力センサチップを設けたものがある。前記圧力センサチップは、シリコン基板に薄肉なダイヤフラムを形成すると共に、その上面部に圧力検知回路を形成して構成され、前記ダイヤフラムに作用する応力に伴う電気抵抗の変化により圧力を検出するようになっている。
【０００３】
ところで、このような圧力センサにあって、検出圧力に、サージ性の圧力（瞬間的に定格の圧力を越えて突出する圧力）が発生した際に、圧力センサチップのダイヤフラムに過度の応力が作用して変形を招く虞があり、ひどい場合には破壊に至ることも考えられる。そこで、従来では、サージ性の圧力が発生しやすい液体の圧力の計測に用いるようなものにあっては、前記圧力導入室に圧力を導く導入路を迷路状に細長く構成したり、あるいは、圧力導入室の容積を大きくするといった対策がなされていた。
【０００４】
しかしながら、上述のような圧力の導入路を迷路状に構成するものでは、構造が複雑となると共に、あまり細長い通路を構成すると、目詰りを起こしやすいという欠点があった。また、圧力導入室の容積を大きくするものでは、その分ケースが大きくなり、ひいては全体が大形化してしまう問題点があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ケースの大形化を招くことなく、サージ性の圧力を吸収することができる圧力センサを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力センサは、ケース内に、検出すべき圧力が導入される圧力導入室を備えると共に、その圧力導入室内の圧力を検出する圧力センサチップを備えるものにあって、前記圧力導入室に、サージ性の圧力が導入されたときに弾性変形してその圧力を吸収するためのサージ圧力吸収部を設けると共に、前記サージ圧力吸収部を、前記ケースの一部を薄肉に形成することにより該ケースに一体に形成されたダイヤフラムから構成したところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【０００７】
これによれば、通常時には、圧力導入室内の圧力は定格圧力の範囲内であり、その状態では、サージ圧力吸収部が変形することなく、圧力導入室内に導入された正規の圧力が、圧力センサチップにより検出される。そして、圧力導入室内に定格を越えたサージ性の圧力が導入されると、サージ圧力吸収部が圧力導入室内の容積を増やす方向に弾性的に変形し、これによりそのサージ性の圧力が吸収されるようになる。このサージ性の圧力は過渡的なものであり、サージ性の圧力が解消されるとサージ圧力吸収部が速やかに元に戻り、圧力導入室内の圧力検出が可能な状態に復帰される。このとき、サージ圧力吸収部を、前記ケースの一部を薄肉に形成することにより該ケースに一体に形成されたダイヤフラムから構成したので、サージ圧力吸収部を薄形にすることができ、しかも構成が簡単となる。従って、構成の複雑化や目詰りを防止し且つケースの大形化も抑えながらも、サージ性の圧力を吸収することができるようになる。
【０００８】
このとき、前記ケースを、前記圧力センサチップが設けられるケース主部と、圧力導入路を有した合成樹脂製の蓋とから構成し、前記サージ圧力吸収部を、前記蓋の一部に、薄肉状に一体成形により設けることができる（請求項２の発明）。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１は本実施例に係る圧力センサ２１の構成を示している。この圧力センサ２１のケース２２は、例えば合成樹脂製のケース主部２３の上面部に、合成樹脂製の蓋２４を気密状態に取付けて構成される。このケース２２内には、圧力導入室２５が形成されるようになっている。
【００１０】
前記ケース主部２３の上面部のうち右側部位には、複数本のターミナル７（１本のみ図示）が、ケース主部２３の図で右壁部を貫通して右方に突出するようにインサート成形されている。そして、ケース主部２３の図で右壁部には、前記ターミナル７を囲む角筒状のハウジング部が一体に形成され、もって外部との接続用のコネクタ部８が設けられている。ケース主部２３の図で左側部位には、前記ターミナル７が設けられる部分よりも一段下がった凹部が形成され、この凹部上（ケース主部２３の内部）に、例えばガラス製の台座９を介して圧力センサチップ１０が設けられている。
【００１１】
この圧力センサチップ１０は、周知のように、例えば単結晶シリコン基板から構成され、上面中央部に薄肉のダイヤフラム１０ａを一体に有すると共に、その上面部に、例えば４個のピエゾ抵抗素子をブリッジ接続した検知回路を形成して構成されている。この圧力センサチップ１０は、台座９上に気密に接合され、その台座９が凹部上に気密に接着されるようになっている。前記圧力センサチップ１０の検知回路は、ボンディングワイヤ１１により前記ターミナル７に接続され、信号が外部に取出されるようになっている。
【００１２】
このとき、圧力センサチップ１０のダイヤフラム１０ａの下面側が、前記台座９の貫通孔９ａ及びケース主部２３に設けられた透孔２３ａを介して例えば大気と連通されるようになっている。そして、ケース主部２３の上面側（圧力センサチップ１０の上面側）には、前記蓋２４との間に圧力導入室２５が設けられるようなっている。もって、ダイヤフラム１０ａが大気圧と圧力導入室２５との間の圧力差により歪むことに基づき、圧力導入室２５の圧力が検出されるようになっている。尚、ケース主部２３の上面部は、前記圧力センサチップ１０やボンディングワイヤ１１等を含む全体がシリコンゲル２６により覆われ、耐湿性が確保されるようになっている。
【００１３】
さて、前記蓋２４は、図で左側壁部に、前記圧力導入室２５に連通する圧力導入路２７ａを有した圧力ポート２７を一体に形成して構成される。。図示はしないが、この圧力ポート２７には、圧力測定対象が例えばフレキシブルなチューブ等を介して接続され、その圧力が導入されるようになっている。
【００１４】
そして、蓋２４の上壁部には、サージ圧力吸収部たるダイヤフラム２８が設けられている。この場合、ダイヤフラム２８は、蓋２４の中央部分を薄肉に形成することにより、蓋２４に一体に形成されており、圧力導入室２５が定格圧力の範囲内（圧力センサチップ１０の検出領域内）であれば変形することはなく、圧力導入室２５内に定格圧力を越えたサージ圧力が導入されたときに、その圧力により上方へ膨出するように弾性変形する構成とされている。
【００１５】
上記構成においては、圧力ポート２７に接続された圧力測定対象の圧力が、圧力導入路２７ａから圧力導入室２５に導入され、その圧力が圧力センサチップ１０により検出されるのであるが、このとき、圧力導入室２５内の圧力が定格圧力の範囲内である通常時においては、ダイヤフラム２８が変形することなく、圧力導入室２５内に導入された正規の圧力が、圧力センサチップ１０により検出されるようになる。
【００１６】
これに対し、サージ性の圧力が生じて圧力導入室２５内に定格を越えた圧力が導入されると、ダイヤフラム２８が圧力導入室２５内の容積を増やす方向に弾性的に変形するようになる。これによりそのサージ性の圧力が吸収されるようになり、圧力センサチップ１０のダイヤフラム１０ａに過剰な圧力が作用することがなく、もって圧力センサチップ１０の変形や破壊が未然に防止されるようになる。このサージ性の圧力は過渡的なものであり、サージ性の圧力が解消されるとダイヤフラム２８が速やかに元の状態に戻り、圧力センサチップ１０による圧力導入室２５内の圧力検出が可能な状態に復帰される。
【００１７】
従って、本実施例によれば、ダイヤフラム２８によって圧力導入室２５内のサージ性の圧力を吸収することができ、圧力センサチップ１０の変形や破壊を未然に防止することができる。そしてこのとき、従来のような圧力の導入路を迷路状に構成したり、圧力導入室の容積を大きくするものと異なり、弾性変形可能なダイヤフラム２８を設けるだけの簡単な構成でサージ性の圧力を吸収することができ、構成が複雑化したり圧力導入路２７ａが目詰りしたりすることがなく、ケース２２の大形化を招くこともないのである。本実施例では、ダイヤフラム２８を蓋２４に一体に形成したので、より一層の小形化や構成の簡単化を図ることができるものである。
【００１８】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えばダイヤフラム（ケース）の材質としてはメタル等であっても良いなど、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す圧力センサの縦断面図
【符号の説明】
図面中、２１は圧力センサ、２２はケース、２３はケース主部、２４は蓋、２５は圧力導入室、９は台座、１０は圧力センサチップ、２７は圧力ポート、２７ａは圧力導入路、２８はダイヤフラム（サージ圧力吸収部）を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、サージ性の圧力を吸収することができる圧力センサに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
液体や気体の圧力を検出するための圧力センサとしては、ケース内に、検出対象圧力が導入される圧力導入室を設けると共に、その圧力導入室に導入された圧力を検出する圧力センサチップを設けたものがある。前記圧力センサチップは、シリコン基板に薄肉なダイヤフラムを形成すると共に、その上面部に圧力検知回路を形成して構成され、前記ダイヤフラムに作用する応力に伴う電気抵抗の変化により圧力を検出するようになっている。
【０００３】
ところで、このような圧力センサにあって、検出圧力に、サージ性の圧力（瞬間的に定格の圧力を越えて突出する圧力）が発生した際に、圧力センサチップのダイヤフラムに過度の応力が作用して変形を招く虞があり、ひどい場合には破壊に至ることも考えられる。そこで、従来では、サージ性の圧力が発生しやすい液体の圧力の計測に用いるようなものにあっては、前記圧力導入室に圧力を導く導入路を迷路状に細長く構成したり、あるいは、圧力導入室の容積を大きくするといった対策がなされていた。
【０００４】
しかしながら、上述のような圧力の導入路を迷路状に構成するものでは、構造が複雑となると共に、あまり細長い通路を構成すると、目詰りを起こしやすいという欠点があった。また、圧力導入室の容積を大きくするものでは、その分ケースが大きくなり、ひいては全体が大形化してしまう問題点があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ケースの大形化を招くことなく、サージ性の圧力を吸収することができる圧力センサを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力センサは、ケース内に、検出すべき圧力が導入される圧力導入室を備えると共に、その圧力導入室内の圧力を検出する圧力センサチップを備えるものにあって、前記圧力導入室に、サージ性の圧力が導入されたときに弾性変形してその圧力を吸収するためのサージ圧力吸収部を設けると共に、前記サージ圧力吸収部を、前記ケースの一部を薄肉に形成することにより該ケースに一体に形成されたダイヤフラムから構成したところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【０００７】
これによれば、通常時には、圧力導入室内の圧力は定格圧力の範囲内であり、その状態では、サージ圧力吸収部が変形することなく、圧力導入室内に導入された正規の圧力が、圧力センサチップにより検出される。そして、圧力導入室内に定格を越えたサージ性の圧力が導入されると、サージ圧力吸収部が圧力導入室内の容積を増やす方向に弾性的に変形し、これによりそのサージ性の圧力が吸収されるようになる。このサージ性の圧力は過渡的なものであり、サージ性の圧力が解消されるとサージ圧力吸収部が速やかに元に戻り、圧力導入室内の圧力検出が可能な状態に復帰される。このとき、サージ圧力吸収部を、前記ケースの一部を薄肉に形成することにより該ケースに一体に形成されたダイヤフラムから構成したので、サージ圧力吸収部を薄形にすることができ、しかも構成が簡単となる。従って、構成の複雑化や目詰りを防止し且つケースの大形化も抑えながらも、サージ性の圧力を吸収することができるようになる。
【０００８】
このとき、前記ケースを、前記圧力センサチップが設けられるケース主部と、圧力導入路を有した合成樹脂製の蓋とから構成し、前記サージ圧力吸収部を、前記蓋の一部に、薄肉状に一体成形により設けることができる（請求項２の発明）。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１は本実施例に係る圧力センサ２１の構成を示している。この圧力センサ２１のケース２２は、例えば合成樹脂製のケース主部２３の上面部に、合成樹脂製の蓋２４を気密状態に取付けて構成される。このケース２２内には、圧力導入室２５が形成されるようになっている。
【００１０】
前記ケース主部２３の上面部のうち右側部位には、複数本のターミナル７（１本のみ図示）が、ケース主部２３の図で右壁部を貫通して右方に突出するようにインサート成形されている。そして、ケース主部２３の図で右壁部には、前記ターミナル７を囲む角筒状のハウジング部が一体に形成され、もって外部との接続用のコネクタ部８が設けられている。ケース主部２３の図で左側部位には、前記ターミナル７が設けられる部分よりも一段下がった凹部が形成され、この凹部上（ケース主部２３の内部）に、例えばガラス製の台座９を介して圧力センサチップ１０が設けられている。
【００１１】
この圧力センサチップ１０は、周知のように、例えば単結晶シリコン基板から構成され、上面中央部に薄肉のダイヤフラム１０ａを一体に有すると共に、その上面部に、例えば４個のピエゾ抵抗素子をブリッジ接続した検知回路を形成して構成されている。この圧力センサチップ１０は、台座９上に気密に接合され、その台座９が凹部上に気密に接着されるようになっている。前記圧力センサチップ１０の検知回路は、ボンディングワイヤ１１により前記ターミナル７に接続され、信号が外部に取出されるようになっている。
【００１２】
このとき、圧力センサチップ１０のダイヤフラム１０ａの下面側が、前記台座９の貫通孔９ａ及びケース主部２３に設けられた透孔２３ａを介して例えば大気と連通されるようになっている。そして、ケース主部２３の上面側（圧力センサチップ１０の上面側）には、前記蓋２４との間に圧力導入室２５が設けられるようなっている。もって、ダイヤフラム１０ａが大気圧と圧力導入室２５との間の圧力差により歪むことに基づき、圧力導入室２５の圧力が検出されるようになっている。尚、ケース主部２３の上面部は、前記圧力センサチップ１０やボンディングワイヤ１１等を含む全体がシリコンゲル２６により覆われ、耐湿性が確保されるようになっている。
【００１３】
さて、前記蓋２４は、図で左側壁部に、前記圧力導入室２５に連通する圧力導入路２７ａを有した圧力ポート２７を一体に形成して構成される。。図示はしないが、この圧力ポート２７には、圧力測定対象が例えばフレキシブルなチューブ等を介して接続され、その圧力が導入されるようになっている。
【００１４】
そして、蓋２４の上壁部には、サージ圧力吸収部たるダイヤフラム２８が設けられている。この場合、ダイヤフラム２８は、蓋２４の中央部分を薄肉に形成することにより、蓋２４に一体に形成されており、圧力導入室２５が定格圧力の範囲内（圧力センサチップ１０の検出領域内）であれば変形することはなく、圧力導入室２５内に定格圧力を越えたサージ圧力が導入されたときに、その圧力により上方へ膨出するように弾性変形する構成とされている。
【００１５】
上記構成においては、圧力ポート２７に接続された圧力測定対象の圧力が、圧力導入路２７ａから圧力導入室２５に導入され、その圧力が圧力センサチップ１０により検出されるのであるが、このとき、圧力導入室２５内の圧力が定格圧力の範囲内である通常時においては、ダイヤフラム２８が変形することなく、圧力導入室２５内に導入された正規の圧力が、圧力センサチップ１０により検出されるようになる。
【００１６】
これに対し、サージ性の圧力が生じて圧力導入室２５内に定格を越えた圧力が導入されると、ダイヤフラム２８が圧力導入室２５内の容積を増やす方向に弾性的に変形するようになる。これによりそのサージ性の圧力が吸収されるようになり、圧力センサチップ１０のダイヤフラム１０ａに過剰な圧力が作用することがなく、もって圧力センサチップ１０の変形や破壊が未然に防止されるようになる。このサージ性の圧力は過渡的なものであり、サージ性の圧力が解消されるとダイヤフラム２８が速やかに元の状態に戻り、圧力センサチップ１０による圧力導入室２５内の圧力検出が可能な状態に復帰される。
【００１７】
従って、本実施例によれば、ダイヤフラム２８によって圧力導入室２５内のサージ性の圧力を吸収することができ、圧力センサチップ１０の変形や破壊を未然に防止することができる。そしてこのとき、従来のような圧力の導入路を迷路状に構成したり、圧力導入室の容積を大きくするものと異なり、弾性変形可能なダイヤフラム２８を設けるだけの簡単な構成でサージ性の圧力を吸収することができ、構成が複雑化したり圧力導入路２７ａが目詰りしたりすることがなく、ケース２２の大形化を招くこともないのである。本実施例では、ダイヤフラム２８を蓋２４に一体に形成したので、より一層の小形化や構成の簡単化を図ることができるものである。
【００１８】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えばダイヤフラム（ケース）の材質としてはメタル等であっても良いなど、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す圧力センサの縦断面図
【符号の説明】
図面中、２１は圧力センサ、２２はケース、２３はケース主部、２４は蓋、２５は圧力導入室、９は台座、１０は圧力センサチップ、２７は圧力ポート、２７ａは圧力導入路、２８はダイヤフラム（サージ圧力吸収部）を示す。
Claims (2)
- ケース内に、検出すべき圧力が導入される圧力導入室を備えると共に、その圧力導入室内の圧力を検出する圧力センサチップを備えるものにおいて、
前記圧力導入室に、サージ性の圧力が導入されたときに弾性変形してその圧力を吸収するためのサージ圧力吸収部を設けると共に、前記サージ圧力吸収部を、前記ケースの一部を薄肉に形成することにより該ケースに一体に形成されたダイヤフラムから構成したことを特徴とする圧力センサ。 - 前記ケースは、前記圧力センサチップが設けられるケース主部と、圧力導入路を有した合成樹脂製の蓋とから構成され、前記サージ圧力吸収部は、前記蓋の一部に、薄肉状に一体成形されていることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04540498A JP3840784B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04540498A JP3840784B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11241970A JPH11241970A (ja) | 1999-09-07 |
| JP3840784B2 true JP3840784B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=12718325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04540498A Expired - Fee Related JP3840784B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3840784B2 (ja) |
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| US6260417B1 (en) | 1999-10-13 | 2001-07-17 | Denso Corporation | Semiconductor pressure sensor device with multi-layered protective member that reduces void formation |
| JP4320963B2 (ja) * | 2000-11-27 | 2009-08-26 | 株式会社デンソー | 圧力センサ |
| DE102013208545A1 (de) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | Robert Bosch Gmbh | Erfassungseinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Erfassungseinrichtung |
| DE102013208537A1 (de) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | Robert Bosch Gmbh | Drucksensoranordnung sowie Verfahren zum Montieren einer Drucksensoranordnung |
| CA2999969C (en) * | 2015-09-30 | 2020-04-28 | Rosemount Inc. | Pressure transmitter with overpressure protection |
| JP2018080929A (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-24 | 株式会社堀場エステック | 流体機器 |
-
1998
- 1998-02-26 JP JP04540498A patent/JP3840784B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11241970A (ja) | 1999-09-07 |
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