JP6531078B2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

本発明は圧力センサに係り、特に温度センサ一体型の圧力センサに関する。

従来、内燃機関の吸気管内の圧力と温度とを検出するための装置であって、１つの共通のケーシング内に温度センサと圧力センサとを備える形式のセンサがある。
たとえば、温度センサ一体型の圧力センサとして、特許文献１あるいは特許文献２に示されるものがある。特許文献１には、温度センサのリード線とサーミスタポート部の間に緩衝材を設け、これにより、内燃機関の振動に起因する温度センサの振動を抑制し、耐久性を高めることが示されている。また、特許文献２では、圧力導入管が筒状内部空間を二分する隔壁を備え、隔壁の下端部と温度センサのヘッドとが圧力導入口内部で接触することにより、温度センサの振動を抑制することが示されている。このような構成により、サーミスタなどの温度センサが内燃機関の振動に起因して振動する現象を抑え、温度センサへのダメージや断線を抑止しつつ精度良く温度と圧力を測定することができる。

特開２００４−１９８３９４号公報 特開２０１１−２０２９６０号公報

しかしながら、特許文献１では、温度センサは温度を検出するヘッドと電気的接続を行なうリード線から構成されており、ヘッドは外部からの保護や絶縁の為、ガラスやエポキシ等で被覆されており、リード線も同様に樹脂材等で被覆されている構成となっている。このため、温度センサの振動によるヘッドまたはリード線の保護材の破損や磨耗を避ける事が必須となり、そのため、緩衝材を設けているが、温度センサの振動を抑止するための緩衝材が温度センサが設置されるサーミスタポート部に設けられているため、部材コストと設置工数が必要となりコスト増になる。

特許文献２では、隔壁突起の下端部と温度センサのヘッドが圧力導入管の内部で接触させることで温度センサの振動を抑制しているが、隔壁により温度センサが隔離されているため温度センサの応答性が遅くなるという課題がある。

本発明の目的は、温度センサのヘッドやリード線の振動による磨耗を抑えてヘッドやリード線の被覆剥れによる温度センサの破損あるいはショートあるいは腐食を抑制した圧力センサを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の圧力センサは、サーミスタを内部に有する圧力導入管と、前記圧力導入管内に設けられ前記サーミスタの一部が収容される凹部と、を備えた。

本発明によれば、温度センサのヘッドやリード線の振動による磨耗を抑えてヘッドやリード線の被覆剥れによる温度センサの破損あるいはショートあるいは腐食を抑制した圧力センサを提供することができる。

本発明の第一実施形態における温度センサ一体型の圧力センサの断面図である。 図１ＡのＡで示した丸部の詳細図である。 図１ＡのＢ−Ｂで示した断面線の矢視方向から見た断面図である。 図１ＣのＣで示した丸部の詳細図である。 本発明の第二実施形態における温度センサ一体型の圧力センサの図であり、図１Ｂと同様の詳細図である。 本発明の第三実施形態における温度センサ一体型の圧力センサの断面図である。 図３ＡのＥ−Ｅで示した断面線の矢視方向から見た断面図である。

以下、本発明の圧力センサの実施例について、図面を参照して詳細に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。

図１Ａは本発明の実施例１にかかるゲージ圧力測定用の圧力センサと温度センサを一体化した温度センサ一体型の圧力センサの内部構造を示す断面図である。図１Ｂは前記図１ＡのＡで示した丸部の詳細図、図１Ｃは、前記図１ＡのＢ−Ｂで示した断面線の矢視方向から見た断面図、図１Ｄは、前記図１ＣのＣで示した丸部の詳細図である。

本実施例の温度センサ一体型圧力センサ１００（以降、一体型圧力センサと略記する）は、大別して「インサートモールドされた圧力センサ端子１４及び温度センサ端子１５を有する樹脂パッケージ１８」と、「樹脂接着剤８で樹脂パッケージ１８に配置される圧力検知を目的とする半導体センサを内蔵する圧力センサセル９」と、「温度センサ端子１５にサーミスタヘッド１とリード線２よりなる温度センサ３」という三部品の組立体で構成されている。

ここで、樹脂パッケージ１８はＰＰＳ樹脂（ポリファニレンサルファイド：Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｓｕｌｆｉｄｅ樹脂）で作られている。この樹脂は、樹脂接着剤８との接着性が良く、線膨張係数も近い特性である。更に、圧力センサセル９にもPPS樹脂が使用されており、圧力センサセル９と樹脂パッケージ１８の材料が同一であることから、高温時または低温時における線膨張差による樹脂パッケージ１８から圧力センサセル９への応力の影響が少なく、圧力センサセル９の出力への悪影響を防いでいる。

また、圧力センサセル９が直下の圧力導入管４の一端側に樹脂接着剤８で接着され、この圧力導入管４の他端側には圧力導入口５が設けられている。圧力導入管４はこの圧力導入管４の圧力センサセル９側から圧力導入口５側に向かって延びる隔壁７によって通気口６とサーミスタポート口１６に二分されている。

このように圧力導入管４を二分することにより、ゴミなどによりサーミスタポート口１６で目詰まりが生じても残りの通気口６により圧力センサによる圧力測定に必要な通気を確保することができる。

また、樹脂パッケージ１８の圧力導入口５側には、サーミスタヘッド１の保護の為、ガイド２０が配置されている。このガイド２０を配置することにより、内燃機関の吸気管内に異物が流入して来た際サーミスタヘッド１への衝突を低減できる。また、一体型圧力センサ１００を取り扱う際、落下などによる外力からサーミスタヘッド１を保護することができる。

ガイド２０は、樹脂パッケージ１８成形の際、型抜きが可能でかつ吸気管内を流れる気体の流入・流出を妨げない細い柱状構成となっており、強度を確保する為複数の細い柱の先端を連結部２１の様に接続することにより強度を確保している。

さらに、隔壁７の下端部１０（圧力導入口５のサーミスタポート口１６側）に凹部１０ａを設けてサーミスタの振動抑制を目的としてリード線２が凹部１０ａに収納される様に接触させる。リード線２は金属からなる心線２ａと心線を保護する被覆２ｂからなる。リード線２は前記隔壁７の凹部１０ａに接触させるために、サーミスタ端子１５から延び、サーミスタヘッド１に接続されるリード線２を圧力導入管４に差し込む際に、折り曲げ角度を樹脂パッケージ１８に収納させる角度よりより大きくすること、例えば樹脂パッケージに収納させる角度が８５度の場合、８５度より大きな９５度にすることが好ましい。

この凹部１０ａについて、さらに説明する。凹部１０ａの角部はＲ形状１１（全周）とし、さらに凹部１０ａとサーミスタポート口１６の円周との接続部もＲ形状１２（２ヵ所）とし、リード線２の凹部１０ａへの接触状態が振動周波数や振動強度により変化したり、製造における公差の為のすき間が生じても、リード線２の磨耗を最小限抑える構成としている。更には、樹脂パッケージ１８を成形する際にＲ形状１１、Ｒ形状１２は型離れに効を奏する。樹脂パッケージ１８にインサートモールドされた圧力センサ端子１４及びサーミスタ端子１５にはそれぞれ圧力センサセル９の出力端子及びサーミスタ端子１５が溶接されており、その上から樹脂接着剤８にて封止されている。これは溶接部を封止することで腐食性物質から溶接部を保護するためと、封止することで接合部自体の強度を高めることを目的としている。圧力センサセル９自体は樹脂パッケージ１８に対して樹脂接着剤８を用いて接着されている。

このような構造にすることにより圧力導入口２より印加された圧力が樹脂パッケージ１８内部に拡散することなく圧力センサセル９へ圧力を印加することができる。また、図１Ａに示すように、圧力導入管４の一端側（上端側）に樹脂接着剤８で接着により配置されている圧力センサセル９の上側まで樹脂接着剤８により封止され、樹脂パッケージ１８の蓋の役割を担って気密に覆っている。これは蓋である樹脂カバーを必要とせず、気密を保つことが可能で樹脂パッケージ１８外部に圧力が漏れてしまうのを防ぐことができる。

次に、図２を参照して、サーミスタヘッド下部１ａが凹部１０ａに収納される実施例１の変形例を説明する。図２は、前記図１Ｂと同様の断面で見た詳細図である。本実施例ではサーミスタヘッド下部１ａは前記隔壁７の凹部１０ａに接触させた。ここで、接触部分はサーミスタヘッド下部１ａのために、サーミスタヘッド１の大部分は空気中にある。このため温度センサの応答性を遅くする事なく、温度センサの振動を抑制し、サーミスタヘッド下部１ａの磨耗を抑制した、一体型圧力センサ１００を提供できる。

実施例１および実施例２では、隔壁７がある場合の一体型圧力センサ１００を説明したが、隔壁７が無い場合の一体型圧力センサ１００を図３Ａ、図３Ｂにて説明する。本実施例では通気口６の空気の流れをよくするために隔壁７が設けられていない。このように隔壁７が設けられていない為、通気口６を広くすることが出来、ゴミなどによる目詰まりが生じにくくなり、通気口６のみで圧力センサによる圧力測定に必要な通気を確保することができる。また、隔壁７が設けられてないため応答性の向上も図れる。さらに、実施例１と同様に、リード線２が圧力導入口５に接触する部分には凹部１０ａを設けて、サーミスタの振動抑制を目的としてリード線２が凹部１０ａに収納される様に接触させる。この凹部１０ａにより、実施例１と同様に、リード線２の磨耗を最小限抑える構成としている。

１ サーミスタヘッド
１ａ サーミスタヘッド下部
２ リード線
２ａ 心線
２ｂ 被覆
３ 温度センサ
４ 圧力導入管
５ 圧力導入口
６ 通気口
７ 隔壁
８ 樹脂接着剤
９ 圧力センサセル
１０ 下端部
１０ａ 凹部
１１ Ｒ部
１２ Ｒ部
１４ 圧力センサ端子
１５ サーミスタ端子
１６ サーミスタポート口
１８ 樹脂パッケージ
２０ ガイド
２１ 連結部
１００ 温度センサ一体型圧力センサ（一体型圧力センサ）

Claims (4)

1. ヘッドと前記ヘッドに接続するリード線を有するサーミスタと、
   前記サーミスタを内部に有する圧力導入管と、
   前記圧力導入管の上部に位置し、前記リード線と接続するサーミスタ端子と、
   前記サーミスタ端子とは反対側の壁にあり、前記圧力導入管内の下部に位置し、前記リード線もしくは前記ヘッドの一部を収容する凹部と、を備え、
   前記リード線は、前記サーミスタ端子から前記凹部へ前記リードもしくは前記ヘッドを向けるための所定の屈曲角度を有し、
   前記凹部は前記リード線の一部のみもしくは前記ヘッド部の下部のみと接触することを特徴とする圧力センサ。
2. 請求項１に記載の圧力センサにおいて、
   前記圧力導入管の内部をサーミスタポート口と通気口とに分ける隔壁を有し、
   前記サーミスタは、前記サーミスタポート口内に設けられ、
   前記凹部は、前記サーミスタポート口側の隔壁に設けられていることを特徴とする圧力センサ。
3. 請求項１または２に記載の圧力センサにおいて、
   前記凹部の角はR形状であることを特徴とする圧力センサ。
4. 請求項２に記載の圧力センサであって、
   前記隔壁は前記リード線へ接近するよう所定の傾斜を設けることを特徴とする圧力センサ。

Images