JPH10160607A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ばりが基台の開口端部に発生しても、圧力導
入管と外部との間における気密性を良好に維持できる圧
力センサを提供する。 【解決手段】 樹脂からなり開口端部１１を有して筒状
に形成された基台１と、軸孔２１を設けたガラス台座２
と、圧力導入孔３１の軸に対する一方直交面３２をガラ
ス台座２の一面２２と接合されるとともに、基台１の開
口端部１１と一体成形された鍔部３３が一方直交面３２
側に設けられた金属製の圧力導入管３と、ガラス台座２
の他面に接合される圧力センサチップ４と、挿通孔５１
に挿通された圧力導入管３を保持する保持ケース５と、
圧力導入管３を外囲した状態で基台１の開口端部１１と
保持ケース５との間に設けられて気密封止するリング状
パッキン６とを備え、前記圧力導入管３を外囲した金属
製のワッシャ７が、前記基台１の開口端部１１と前記リ
ング状パッキン６との間に設けられた構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサチップ
が圧力による抵抗変化を電気信号に変換して、液体又は
気体からなる流体の圧力を測定する圧力センサに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧力センサとして、図５
に示す構成のものが存在する。このものは、樹脂からな
り開口端部Ａ１を有して筒状に形成された基台Ａと、軸
孔Ｂ１を設けてその軸孔Ｂ１の軸と直交した一面を有す
るガラス台座Ｂと、測定対象である流体を圧力を持って
導入する圧力導入孔Ｃ１の軸に対する一方直交面Ｃ２を
ガラス台座Ｂの一面と接合されるとともに、基台Ａの開
口端部Ａ１と一体成形された鍔部Ｃ３が一方直交面Ｃ２
側に設けられた金属製の圧力導入管Ｃと、ガラス台座Ｂ
の他面に接合される圧力センサチップＤと、挿通孔Ｅ１
を有してその挿通孔Ｅ１に挿通された圧力導入管Ｃを保
持する保持ケースＥと、圧力導入管Ｃを外囲した状態で
基台Ａの開口端部Ａ１と保持ケースＥとの間に設けられ
て気密封止するリング状パッキンＦとを備えている。

【０００３】さらに詳しくは、リング状パッキンＦは圧
力導入管Ｃを外囲した状態で設けられているので、圧力
導入管Ｃの外周面、保持ケースＥ、及び基台Ａの開口端
部Ａ１と接触して、圧力導入管Ｃを外部と気密封止す
る。したがって、圧力導入孔Ｃ１に圧力を持って導入さ
れた流体が、圧力導入管Ｃの外壁を介して外部へ漏洩す
ることを防止する。

【０００４】ここで、基台Ａは開口端部Ａ１が圧力導入
管Ｃの鍔部Ｃ１と一体成形されて、その一体成形をする
ときに、樹脂からなるばりが開口端部Ａ１に発生して、
リング状パッキンＦと接触する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力セ
ンサでは、測定対象である流体が圧力導入管Ｃの外壁を
介して外部へ漏洩することを防止したうえで、圧力導入
孔Ｃ１から導入された高圧の流体の圧力を測定できる。

【０００６】しかしながら、一体成形をするとき開口端
部Ａ１に発生したばりがリング状パッキンＦと接触する
ので、そのリング状パッキンＦと基台Ａの開口端部Ａ１
との間に空隙を生じて、導入された流体がその空隙から
漏洩して、圧力導入管Ｃと外部との間の気密性が劣化す
る場合があった。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、ばりが基台の開口端部に
発生しても、圧力導入管と外部との間における気密性を
良好に維持できる圧力センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、樹脂からなり筒状に形
成された基台と、軸孔を設けてその軸孔の軸と直交した
一面を有するガラス台座と、測定対象である流体を圧力
を持って導入する圧力導入孔の軸に対する一方直交面を
ガラス台座の一面と接合されるとともに、基台の開口端
部と一体成形された鍔部が一方直交面側に設けられた金
属製の圧力導入管と、ガラス台座の他面に接合される圧
力センサチップと、挿通孔を有してその挿通孔に挿通さ
れた圧力導入管を保持する保持ケースと、圧力導入管を
外囲した状態で基台の開口端部と保持ケースとの間に設
けられて気密封止するリング状パッキンとを備え、圧力
センサチップが圧力による抵抗変化を電気信号に変換し
て流体の圧力を測定する圧力センサにおいて、前記圧力
導入管を外囲した金属製のワッシャが、前記鍔部を一体
成形した前記基台の開口端部と前記リング状パッキンと
の間に設けられた構成にしてある。

【０００９】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記ワッシャは前記鍔部に当接する当接部
が突設された構成にしてある。

【００１０】請求項３記載のものは、請求項１又は２記
載のものにおいて、前記リング状パッキンは、合成ゴム
又は合成樹脂からなる断面略円形状のＯリングである構
成にしてある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１乃至
図３に基づいて以下に説明する。１は基台で、絶縁性の
樹脂により、開口端部１１を有して略四角状の有底筒状
に形成され、内部に収容空間１２が設けられる。

【００１２】２はガラス台座で、パイレックスガラス等
のガラスにより、略四角形の筒状に形成され、軸孔２１
が設けられ、その軸孔２１の軸と直交した一面２２が蒸
着又はスパッタ等でもって金属でメタライズされてい
る。

【００１３】３は圧力導入管で、コバール又はＦｅＮｉ
合金等の金属により、円筒状に形成され、測定対象であ
る流体を圧力を持って導入する圧力導入孔３１が設けら
れ、その圧力導入孔３１の軸に対して直交した一方直交
面３２が、圧力導入孔３１の軸と軸孔２１の軸との互い
の軸を合わせて、半田でもってガラス台座２の一面２２
と接合されている。

【００１４】さらに、鍔部３３が一方直交面３２側に設
けられ、基台１の開口端部１１と一体成形されて、つま
り基台１の開口端部１１と一体成形された鍔部３３が一
方直交面３２側に設けられて、収容空間１２の反対側へ
導出される。このとき、樹脂からなる基台１のばりが、
開口端部１１に発生する。また、雄ねじ３４が鍔部３３
の反対側における外周部に設けられている。

【００１５】４は圧力センサチップで、シリコン半導体
により、略中央部に形成されたシリコンダイヤフラム４
１上にピエゾ抵抗（図示せず）を配置することによって
歪みゲージが形成され、ガラス台座２の軸孔２１がシリ
コンダイヤフラム４１に位置するよう、直流の高電圧を
印加する陽極接合でもってガラス台座２の他面２３に接
合されて、流体の圧力を電気信号に変換する。

【００１６】５は保持ケースで、ステンレス等の金属に
より、図２に示すように、筒状に形成され、中心位置に
は挿通孔５１が設けられ、挿通孔５１の一方側にその挿
通孔５１に通じた同心円状の段を有した凹部５２を設け
て六角ボルト状に形成され、圧力導入管３が挿通孔５１
に挿通され保持されて、基台１が凹部５２に収容され
る。また、テーパ部５３が挿通孔５１の一方側における
開口端部に、内周部に雌ねじ５４ａを有した固定ねじ５
４が他方側に、それぞれ設けられている。

【００１７】６はリング状パッキンで、合成ゴム又は合
成樹脂からなるＯリングにより、リング状で断面円形状
に形成され、押圧されると弾性変形を生じ、保持ケース
５のテーパ部５３に載置されて、基台１の開口端部１１
と保持ケース５との間に位置して圧力導入管３の外周部
を外囲する。

【００１８】７はワッシャで、金属により、中心部に貫
通孔を有して円形板状に形成され、基台１の開口端部１
１とリング状パッキン６との間に設けられて、圧力導入
管３を外囲する。

【００１９】端子８は、基台１に固着されて、基台１の
収容部１２に配された内部端子８１と外部に配され折曲
形成された外部端子８２とを有し、内部端子８１が圧力
センサチップ４に設けられた電極（図示せず）とワイヤ
ボンディングでもって電気的に接続されている。

【００２０】プリント基板９は、回路が形成されたセラ
ミック基板により、保持ケース５の凹部５２に固定され
るとともに、外部端子８２が挿通され半田付けされるこ
とによって、圧力センサチップ４と電気的に接続され
る。端子ブロック１０は、コネクタ用端子１０ａを同時
成形して形成され、コネクタ用端子１０ａがプリント基
板９を介して端子８と接続される。

【００２１】コネクタ１１は、合成樹脂により、角筒状
の着脱部１１ａと、その着脱部１１ａの外形よりも大き
な径の円筒状の台座部１１ｂとを有して形成され、台座
部１１ｂが保持ケース５の凹部５２に嵌挿され、このと
き端子ブロック１０のコネクタ用端子１０ａが着脱部１
１ａの筒内に突出して導出される。

【００２２】ここで、ワッシャ７が基台１の開口端部１
１とリング状パッキン６との間に設けられて、圧力導入
管３を外囲した状態で、固定ねじ５４の雌ねじ５４ａと
圧力導入管３の雄ねじ３４とを螺合する。リング状パッ
キン６が押圧されて全ての方向へ均一に弾性変形して、
圧力導入管３が外部と気密封止される。

【００２３】このものの動作を説明する。圧力導入孔３
１及び軸孔２１の互いの軸を合わせて、ガラス台座２の
一面２２が圧力導入管３の一方直交面３２に半田でもっ
て半田接合されているので、圧力導入孔３１と軸孔２１
とが連通する。この状態で、気体又は液体の流体は、高
い圧力を持って圧力導入管３の圧力導入孔３１に導入さ
れる。

【００２４】このとき、圧力センサチップ４が、ガラス
台座２の軸孔２１を遮蔽するようガラス台座２と陽極接
合でもって気密接合されて、かつ圧力導入管３がガラス
台座２と半田接合されている。さらに、金属製でばりの
ないワッシャ７が、基台１の開口端部１１とリング状パ
ッキン６との間に設けられているので、リング状パッキ
ン６が開口端部１１に発生したばりと接触することな
く、ワッシャ７、圧力導入管３の外周部、及び保持ケー
ス５のテーパ部５３と接触する。したがって、圧力導入
管３をリング状パッキン６によって外部と気密性よく気
密封止するので、流体は圧力導入管３の外周部を介して
外部へ漏れることなく、その圧力を圧力センサチップ４
に負荷する。

【００２５】流体の圧力が圧力センサチップ４に負荷さ
れると、圧力センサチップ４に形成されたシリコンダイ
ヤフラム４１が、流体の圧力と大気圧との差に比例して
撓む。そして、そのシリコンダイヤフラム４１上に形成
されたピエゾ抵抗の抵抗値が撓みの大きさに比例して変
化し、この抵抗値を電気信号として端子８に出力し、プ
リント基板９に設けられた増幅素子（図示せず）で増幅
して、コネクタ用端子１０ａに出力して、流体の圧力を
測定する。

【００２６】かかる第１実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、圧力導入管３を外囲したワッシャ
７が、基台１の開口端部１１とリング状パッキン６との
間に設けられたから、基台１と鍔部３３とを一体成形す
るときに開口端部１１に発生したばりがリング状パッキ
ン６と接触した従来と異なって、リング状パッキン６が
ばりのない金属製のワッシャ７、圧力導入管３の外周
面、及び保持ケース５のテーパ部５３と接触して、圧力
導入管３を外部と気密性よく気密封止できるとともに、
リング状パッキン６を長寿命化することができる。

【００２７】また、リング状パッキン６が合成ゴム又は
合成樹脂からなる断面円形状のＯリングであるから、Ｏ
リングがワッシャ７と保持ケース５のテーパ部５３との
間で押圧されると全ての方向へ均一に弾性変形し、ワッ
シャ７と圧力導入管３の外周面と保持ケース５とに確実
に接触して、圧力導入管３を外部と信頼性よく気密封止
することができる。

【００２８】本発明の第２実施形態を図４に基づいて以
下に説明する。なお、第２実施形態では第１実施形態と
異なる機能について述べることとし、第１実施形態と実
質的に同一機能を有する部材については、同一符号を付
して説明を省略する。

【００２９】ワッシャ７は、中心部に貫通孔を有して円
形板状に形成され、当接部７１が圧力導入管３の一方直
交面３２側へ突設され、圧力導入管３を外囲した状態
で、基台１の開口端部１１とリング状パッキン６との間
に位置して設けられて、圧力導入管３の鍔部３３に当接
する。

【００３０】かかる第２実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、圧力導入管３の鍔部３３に当接す
る当接部７１がワッシャ７に突設されたから、ワッシャ
７が当接部で、平坦度が良好で金属からなる圧力導入管
３の鍔部３３だけにぐらつくことなく当接するので、リ
ング状パッキン６がワッシャ７と確実に接触して、圧力
導入管３を外部と信頼性よく気密封止することができ
る。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載のものは、圧力導入管を外
囲したワッシャが、基台の開口端部とリング状パッキン
との間に設けられたから、基台と鍔部とを一体成形する
ときに開口端部に発生したばりがリング状パッキンと接
触した従来と異なって、リング状パッキンがばりのない
金属製のワッシャ、圧力導入管の外周面、及び保持ケー
スのそれぞれと接触して、圧力導入管を外部と気密性よ
く気密封止できるとともに、リング状パッキンを長寿命
化することができる。

【００３２】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、圧力導入管の鍔部に当接する当接部
がワッシャに突設されたから、ワッシャが当接部で、平
坦度が良好で金属からなる圧力導入管の鍔部だけにぐら
つくことなく当接するので、リング状パッキンがワッシ
ャと確実に接触して、圧力導入管を外部と信頼性よく気
密封止することができる。

【００３３】請求項３記載のものは、請求項１又は２記
載のものの効果に加えて、リング状パッキンが合成ゴム
又は合成樹脂からなる断面円形状のＯリングであるか
ら、Ｏリングがワッシャと保持ケースとの間で押圧され
ると全ての方向へ均一に弾性変形し、ワッシャと圧力導
入管の外周面と保持ケースとに確実に接触して、圧力導
入管を外部とさらに信頼性よく気密封止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す正断面図である。

【図２】同上のコネクタを実装した状態の正断面図であ
る。

【図３】同上の左側面図である。

【図４】本発明の第２実施形態を示す正断面図である。

【図５】従来例を示す正断面図である。

【符号の説明】

１ 基台 １１ 開口端部 ２ ガラス台座 ２１ 軸孔 ２２ 一面 ２３ 他面 ３ 圧力導入管 ３１ 圧力導入孔 ３２ 一方直交面 ３３ 鍔部 ４ 圧力センサチップ ５ 保持ケース ５１ 挿通孔 ６ リング状パッキン ７ ワッシャ ７１ 当接部

フロントページの続き (72)発明者 谷口 直博 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂からなり筒状に形成された基台と、
   軸孔を設けてその軸孔の軸と直交した一面を有するガラ
   ス台座と、測定対象である流体を圧力を持って導入する
   圧力導入孔の軸に対する一方直交面をガラス台座の一面
   と接合されるとともに、基台の開口端部と一体成形され
   た鍔部が一方直交面側に設けられた金属製の圧力導入管
   と、ガラス台座の他面に接合される圧力センサチップ
   と、挿通孔を有してその挿通孔に挿通された圧力導入管
   を保持する保持ケースと、圧力導入管を外囲した状態で
   基台の開口端部と保持ケースとの間に設けられて気密封
   止するリング状パッキンとを備え、圧力センサチップが
   圧力による抵抗変化を電気信号に変換して流体の圧力を
   測定する圧力センサにおいて、 前記圧力導入管を外囲した金属製のワッシャが、前記鍔
   部を一体成形した前記基台の開口端部と前記リング状パ
   ッキンとの間に設けられたことを特徴とする圧力セン
   サ。
2. 【請求項２】 前記ワッシャは、前記鍔部に当接する当
   接部が突設されたことを特徴とする請求項１記載の圧力
   センサ。
3. 【請求項３】 前記リング状パッキンは、合成ゴム又は
   合成樹脂からなる断面略円形状のＯリングであることを
   特徴とする請求項１又は２記載の圧力センサ。