(57)【要約】【課題】圧力導入孔が閉塞されたか否かを判断することのできる圧力センサを提供する。【解決手段】一面に凹部１１が形成されたケース１０と、凹部１１に搭載され、測定媒体の圧力に応じたセンサ信号を出力する圧力検出素子３０と、一端２２側がケース１０と連結されることでケース１０の一面との間に圧力検出室８０を構成すると共に、圧力検出室８０に測定媒体を導入する圧力導入孔２１が形成されたポート部２０と、圧力検出室８０に備えられた発熱手段９０と、センサ信号に基づいて圧力導入孔２１の閉塞を診断する診断手段４０と、を備える。そして、診断手段は、発熱手段９０が発熱している際、センサ信号が発熱手段の発熱に比例したセンサ信号であるとき、圧力導入孔１２が閉塞されていると判定する自己診断を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に凹部（１１）が形成されたケース（１０）と、
前記凹部に搭載され、測定媒体の圧力に応じたセンサ信号を出力する圧力検出素子（３０）と、
一端（２２）側が前記ケースと連結されることで前記ケースの一面との間に圧力検出室（８０）を構成すると共に、前記圧力検出室に前記測定媒体を導入する圧力導入孔（２１）が形成されたポート部（２０）と、
前記圧力検出室に備えられた発熱手段（９０）と、
前記センサ信号に基づいて前記圧力導入孔の閉塞を診断する診断手段（４０）と、を備え、
前記診断手段は、前記発熱手段が発熱している際、前記センサ信号が前記発熱手段の発熱に比例した信号となるとき、前記圧力導入孔が閉塞されていると判定する自己診断を行うことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記診断手段は、前記センサ信号が前記発熱手段の発熱期間に比例しているとき、前記圧力導入孔が閉塞されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記診断手段は、前記センサ信号が前記圧力検出室内の温度に比例しているとき、前記圧力導入孔が閉塞されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記圧力検出室には、前記圧力検出室の温度を検出する温度検出素子が備えられ、
前記診断手段は、前記温度検出素子で検出された温度に基づいて自己診断を行うことを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記発熱手段および前記診断手段は、前記圧力検出室内に配置された回路チップに備えられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記発熱手段および前記診断手段は、前記圧力検出素子に備えられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記圧力検出素子は、温度依存性を有するゲージ抵抗がブリッジ回路を構成する状態で形成されたセンサチップ（３０ａ）を用いて構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケースに圧力導入孔が形成されたポート部を組み付け、ケースとポート部との間に構成される圧力検出室に圧力検出素子を備えてなる圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ケースに複数の圧力導入孔が形成されたポート部を組み付け、ケースとポート部との間に構成される圧力検出室に、測定媒体の圧力に応じたセンサ信号を出力する圧力検出素子を備えてなる圧力センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、このような圧力センサでは、ポート部には、各圧力導入孔のうちケース側の端部が広げられることで壁面がテーパ状とされた部屋が構成されており、この部屋を含んで圧力検出室が構成されている。
【０００４】
このような圧力センサによれば、結露によって圧力検出室内に水滴が発生した場合、当該水滴はテーパ状とされている部屋の壁面を滑り落ちて各圧力導入孔から外部に排出される。すなわち、各圧力導入孔を通過する水滴の量が減ることになり、圧力導入孔が閉塞されることを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９２２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記圧力センサでは、各圧力導入孔が閉塞されることを抑制することができるものの、圧力導入孔が閉塞されることを完全に防止することは困難である。そして、圧力導入孔が閉塞されても圧力検出素子は閉塞された空間の圧力に応じた信号を出力し続ける。
【０００７】
このため、例えば、圧力センサが車両に搭載され、インテークマニホールド内の吸気圧を測定するものとして用いられた場合には、吸気圧を正確に測定することができず、燃費の低下等を引き起こす可能性があるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、圧力導入孔が閉塞されたか否かを判断することのできる圧力センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面に凹部（１１）が形成されたケース（１０）と、凹部に搭載され、測定媒体の圧力に応じたセンサ信号を出力する圧力検出素子（３０）と、一端（２２）側がケースと連結されることでケースの一面との間に圧力検出室（８０）を構成すると共に、圧力検出室に測定媒体を導入する圧力導入孔（２１）が形成されたポート部（２０）と、圧力検出室に備えられた発熱手段（９０）と、センサ信号に基づいて圧力導入孔の閉塞を診断する診断手段（４０）と、を備え、診断手段は、発熱手段が発熱している際、センサ信号が発熱手段の発熱に比例した信号となるとき、圧力導入孔が閉塞されていると判定する自己診断を行うことを特徴としている。
【００１０】
このような圧力センサでは、圧力導入孔が閉塞された場合、圧力検出室が密閉された空間となる。このため、発熱手段を発熱させ、センサ信号が発熱手段に比例した信号となるか否かを判定する自己診断を行うことにより、圧力導入孔が閉塞されたか否かを判定することができる。
【００１１】
例えば、請求項２に記載の発明のように、診断手段は、センサ信号が発熱手段の発熱期間に比例しているとき、圧力導入孔が閉塞されていると判定することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明のように、診断手段は、センサ信号が圧力検出室内の温度に比例しているとき、圧力導入孔が閉塞されていると判定することができる。
【００１３】
そして、請求項７に記載の発明のように、圧力検出素子は、温度依存性を有するゲージ抵抗がブリッジ回路を構成する状態で形成されたセンサチップ（３０ａ）を用いて構成されるものとすることができる。
【００１４】
これによれば、温度に対するセンサ信号の応答性（反応性）を高くすることができ、自己診断の精度を向上させることができる。
【００１５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、同一符号を付して説明を行う。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の圧力センサは、車両のインテークマニホールドに取り付けられ、インテークマニホールド内の圧力を測定する吸気圧センサに適用されると好適である。
【００１９】
図１に示されるように、本実施形態の圧力センサは、ケース１０にポート部２０が組みつけられて構成されており、ポート部２０には測定媒体を導入する圧力導入孔２１が形成されている。
【００２０】
ケース１０は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を型成形することにより製造されたものであり、一面に凹部１１が形成されている。
【００２１】
また、ケース１０には外部と接続される複数本（図１中では１本のみ図示）のターミナル１２が備えられている。各ターミナル１２はインサート成型により一体的に成形されることでケース１０内に保持されている。
【００２２】
具体的には、複数本のターミナル１２は、一端部が凹部１１内にて露出すると共に他端部が開口部１３内に露出（突出）するようにケース１０内に備えられている。そして、ターミナル１２のうち開口部１３内に露出している部分は、図示しない外部機器（外部の配線部材等）に接続可能とされている。
【００２３】
なお、このようなターミナル１２は、銅等の導電性材料で構成されており、凹部１１内に露出している部分には金メッキ等が施されてボンディングパッドとして機能するように構成されている。
【００２４】
そして、ケース１０に形成された凹部１１には、測定媒体の圧力を検出する圧力検出素子３０および所定の信号処理を行う回路チップ４０が図示しない接着剤を介して搭載されている。
【００２５】
圧力検出素子３０は、センサチップ３０ａおよび台座３０ｂにより構成されている。具体的には、センサチップ３０ａには裏面から凹部が形成されることにより構成されたダイヤフラム（薄肉部）が形成されており、ダイヤフラムにブリッジ回路を構成するようにゲージ抵抗が形成されている。つまり、本実施形態のセンサチップ３０ａは、ダイヤフラムに圧力が印加されるとゲージ抵抗の抵抗値が変化してブリッジ回路の電圧が変化し、この電圧の変化に応じたセンサ信号を出力する半導体ダイヤフラム式のものである。
【００２６】
なお、本実施形態のゲージ抵抗は、温度に応じて抵抗値が変化する温度依存性を有する抵抗とされており、例えば、Ｐ型拡散抵抗等で構成されている。
【００２７】
そして、このようなセンサチップ３０ａの裏面に台座３０ｂが陽極接合されることにより、圧力検出素子３０が構成されている。なお、センサチップ３０ａ（ダイヤフラム）と台座３０ｂとの間には基準室が形成されるが、この基準室は真空圧とされていてもよいし、大気圧とされていてもよい。
【００２８】
回路チップ４０は、圧力検出素子３０に対する駆動信号の生成や、センサ信号の温特補正等を行う各種回路が形成されたものである。そして、本実施形態では、この回路チップ４０には、後述する発熱体を発熱させるための駆動回路や、センサ信号から圧力導入孔２１が閉塞されているか否かを判定する制御回路も形成されている。なお、本実施形態では、この制御回路が本発明の診断手段に相当している。
【００２９】
そして、このような圧力検出素子３０と回路チップ４０とがワイヤ５１で電気的に接続されていると共に、回路チップ４０とターミナル１２とがワイヤ５２で電気的に接続されている。なお、ワイヤ５１、５２は、例えば、金やアルミニウム等が用いられる。
【００３０】
さらに、ケース１０の凹部１１内には、電気絶縁性および耐薬品性に優れたフッ素ゲルやフッ素ゴム等で構成された保護部材６０が充填されており、この保護部材６０により、ケース１０とターミナル１２との界面、圧力検出素子３０、回路チップ４０、ワイヤ５１、５２が封止されて保護されている。
【００３１】
なお、本実施形態では、保護部材６０は、比較的ヤング率の高いフッ素系のゴム材料６０ａ等と比較的ヤング率の低いフッ素系のゲル材料６０ｂ等との２層保護構造とされており、フッ素系のゴム材料６０ａ等が凹部１１の底面側に配置されている。
【００３２】
ポート部２０は、上記ケース１０と同様に、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を型成形することにより製造されたものであり、圧力検出素子３０に測定媒体を導くものである。
【００３３】
そして、ポート部２０は、ケース１０の一面を覆うように、一端２２がハードエポキシ樹脂等の耐薬品性に優れ、かつ高弾性である接着剤７０等によってケース１０と連結されている。これにより、ケース１０とポート部２０との間に圧力検出室８０が構成されている。
【００３４】
また、ポート部２０は、他端２３側がケース１０とは反対側の方向へ突出しており、その内部に突出方向の他端２３側から圧力検出室８０に通じる圧力導入孔２１が形成されている。そして、測定媒体が圧力導入孔２１を介して圧力検出室８０に導入されるようになっている。
【００３５】
さらに、ポート部２０には、圧力導入孔２１のうちケース１０側の端部が広げられることで壁面がテーパ状とされた部屋２４が構成されている。つまり、圧力検出室８０は、この部屋２４とケース１０との間で構成されている。
【００３６】
また、圧力検出室８０には、抵抗体やダイオード等の通電されることによって発熱する本発明の発熱手段に相当する発熱体９０が配置されている。本実施形態では、この発熱体９０は、部屋２４を構成する壁面に配置されており、図示しないワイヤ等を介して回路チップ４０と電気的に接続されている。つまり、回路チップ４０からの駆動信号に応じて適宜発熱可能とされている。
【００３７】
また、ポート部２０のうち他端２３側の外周部にはＯリング１００が設けられており、本実施形態の圧力センサは被取付部材とポート部２０との間の気密性を確保することができるようになっている。
【００３８】
以上が本実施形態における圧力センサの構成である。次に、上記圧力センサの作動について説明する。
【００３９】
上記圧力センサは、例えば、車両のインテークマニホールドに取り付けられても用いられる。そして、圧力導入孔２１を介して圧力検出室８０に測定媒体（インテークマニホールド内の混合気）が導入されると、圧力検出素子３０から測定媒体の圧力に応じたセンサ信号が出力される。
【００４０】
このため、回路チップ４０は、センサ信号に対して温特補正や増幅処理等を行った演算信号を生成し、この演算信号を外部回路に出力する。これにより、外部回路では演算信号に基づいて測定媒体の圧力が測定される。
【００４１】
また、回路チップ４０は、駆動回路にて所定期間毎に発熱体９０を発熱させる駆動信号を出力し、制御回路にて発熱体９０を発熱させているときのセンサ信号（温特補正を行う前の信号）から圧力導入孔２１が閉塞されているか否かを判定する自己診断を行う。
【００４２】
すなわち、圧力導入孔２１が閉塞された場合、圧力検出室８０内は密閉された空間となる。このため、圧力導入孔２１が閉塞された状態で発熱体９０を発熱させると、圧力をＰ、体積をＶ、モル数をｎ、気体定数をＲ、気体の温度をＴとすると、ＰＶ＝ｎＲＴ（ボイル・シャルルの法則）より、発熱体９０の発熱に比例して測定媒体の圧力が高くなる。つまり、例えば、発熱体９０の発熱を開始したときの第１の圧力と、発熱体９０を所定期間発熱させた後の第２の圧力とが比例関係となる。
【００４３】
したがって、回路チップ４０（制御回路）は、発熱体９０を発熱させているときにセンサ信号が発熱体９０の発熱に比例する場合には、圧力導入孔２１が閉塞されていると判定し、外部回路に圧力導入孔２１が閉塞されていることを示す信号を外部回路に出力する。これにより、圧力センサが車両に搭載されて用いられる場合には、乗員が圧力センサの不具合を感知することができる。
【００４４】
なお、圧力センサが車両に搭載されて用いられる場合には、アクセルオフ（停止中）の場合には測定媒体の圧力がほとんど変化しないが、アクセルオン（走行中）の場合には、
圧力導入孔２１が閉塞されていない場合であっても、発熱体９０を発熱させて自己診断を行っている際に偶然にも測定媒体の圧力が発熱体９０の発熱に比例して変化することがある。
【００４５】
このため、アクセルオン時に自己診断を行う場合には、例えば、発熱体９０を複数回発熱させ、センサ信号が発熱体９０の各発熱に比例した信号となる場合に圧力導入孔２１が閉塞されていると判定するようにしてもよい。このようにアクセルオン時に自己診断を行うことにより、発熱体９０の発熱と同時に測定媒体の圧力が毎回変化するとは考えにくいため、誤判定してしまうことを抑制できる。
以上説明したように、本実施形態の圧力センサは、圧力検出室８０に発熱体９０を備え、発熱体９０を発熱させることにより、回路チップ４０（制御回路）にて自己診断を行っている。このため、圧力導入孔２１が閉塞されたか否かを判定することができ、例えば、車両に搭載されて用いられる場合には、乗員が圧力センサの不具合を感知することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ゲージ抵抗が温度依存性を有する抵抗とされている。このため、温度に対するセンサ信号の応答性（反応性）を高くすることができ、自己診断の精度を向上させることができる。
【００４７】
（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実施形態に対して発熱体９０を回路チップ４０に形成したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４８】
図２に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、圧力検出室８０に発熱体９０は配置されておらず、発熱体９０は回路チップ４０に形成されている。つまり、回路チップ４０内に通電されることによって発熱する抵抗体やダイオード等が形成されている。
【００４９】
これによれば、発熱体９０を回路チップ４０と別に用意する必要がないため、組み付け工程を簡略化することができる。
【００５０】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、回路チップ４０が圧力検出室８０内に配置されている例について説明したが、回路チップ４０は圧力検出室８０の外部に配置されていてもよい。また、例えば、車両に搭載されて用いられる場合には、車両ＥＣＵに回路チップ４０と同じ機能を備えるようにしてもよい。
【００５１】
そして、上記各実施形態において、圧力検出素子３０と回路チップ４０とを一体に形成してもよい。すなわち、第１実施形態では、センサチップ３０ａ内に回路チップ４０と同様の機能を発揮する各種回路を形成するようにしてもよい。また、第２実施形態では、センサチップ３０ａ内に回路チップ４０および発熱体９０の機能を発揮する各種回路を形成するようにしてもよい。
【００５２】
さらに、上記各実施形態では、センサチップ３０ａに形成されるゲージ抵抗として温度依存性を有するものを用いたが、ゲージ抵抗は温度依存性を有しないものであってもよい。
【００５３】
また、圧力検出室８０内に温度検出素子を配置し、温度検出素子で検出された温度に比例して測定媒体の圧力が高くなるか否かを判定することにより、圧力導入孔２１が閉塞されているか否かを判定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０    ケース
２０    ポート部
２１    圧力導入孔
３０    圧力検出素子
４０    回路チップ（診断手段）
８０    圧力検出室
９０    発熱体
【図１】
2014044115.tif 000003
【図２】
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