(57)【要約】【課題】耐湿性が高く、出力特性を犠牲にすることのない圧力センサを提供する。【解決手段】センサ筐体に形成されたダイアフラムと、このダイアフラムの受圧部の反対側の表面に配置された感圧素子と、この感圧素子の信号を取り出す配線パターンおよびリード線で構成された圧力センサにおいて、  前記感圧素子および配線パターンを含むダイアフラム上を水蒸気透過率が小さい耐湿フィルムで覆うとともに、前記ダイアフラムと耐湿フィルムの間に樹脂を配置した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ筐体に形成されたダイアフラムと、このダイアフラムの受圧部の反対側の表面に配置された感圧素子と、この感圧素子の信号を取り出す配線パターンおよびリード線で構成された圧力センサにおいて、
前記感圧素子および配線パターンを含むダイアフラム上を水蒸気透過率が小さい耐湿フィルムで覆うとともに、前記ダイアフラムと耐湿フィルムの間に樹脂を配置したことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記耐湿フィルムに前記リード線を取り出すための穴を設けた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】
センサ筐体に形成されたダイアフラムと、このダイアフラムの受圧部の反対側の表面に配置された感圧素子と、この感圧素子の信号を取り出す配線パターンおよびリード線で構成された圧力センサにおいて、
前記感圧素子および配線パターンを含むダイアフラム上をこのダイアフラムの外径より大きな径を有し、厚さ方向に貫通穴を有する円板状のブロックで覆うとともに、前記ブロックの貫通穴を含む表面を耐湿フィルムで気密に覆ったことを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
前記ダイアフラムとブロックの間に所定の高さの空間を形成し、前記ブロックとダイアフラムの外周を気密に固定したことを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記ブロックにリード線を取り出すための穴を設けたことを特徴とする請求項３または４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、ダイアフラムに感圧素子や配線パターンを設け、ダイアフラムの歪を電気信号として検出する圧力センサに関し、圧力センサの出力異常の防止を図った圧力センサに関すものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は本発明が適用される圧力センサの従来例を示す要部断面図である。
図において、１はセンサ筐体であり、図示の例ではダイアフラム１ａが一体として形成されている。２は感圧素子であり、例えば酸化クロムの薄膜が反応性スパッタリングによりダイアフラム上に蒸着されている。
【０００３】
３は感圧素子２に接続された配線パターン、４は配線パターン３に接続されたリード線である。５は配線パターン３および配線パターンを含むダイアフラムを覆って形成された保護用コーティング剤、６はセンサ筐体に形成されたプロセス受圧部、７は大気導入部である。
【０００４】
上述の構成において、プロセス受圧面６に圧力が印加されるとダイアフラム１ａが変形し、感圧素子２に歪が発生する。この歪は電気信号に変換されて図示しない増幅手段により増幅されて出力される。コーティング剤５（樹脂やグリースなど）は感圧素子２および配線パターン３が大気中にさらされた時、汚染物質や湿気から保護するためのものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような従来の圧力センサにおいては、次のような問題があった。
１）保護用コーティング剤５には一般的に水蒸気透過性があり、大気導入部７の雰囲気に含まれる湿気が保護用コーティング剤５に拡散する。
【０００６】
２）受圧媒体が飲料や水の冷温媒体の場合、しばしば温度の急変化があり、コーティング剤５とダイアフラム１ａの界面において結露が発生する。この結露により、感圧素子２や配線パターン３、リード線４の絶縁被覆が無い部分に電食が発生し出力異常や、センサ筐体１の大気導入部７側に腐食が発生する。
【０００７】
湿気の発生をする防止するためにはコーティングを強化する必要があるが、ダイアフラムを金属やセラミックなど硬い材質でコーティングするとダイアフラム特性に影響して正常な出力が得られない。
【０００８】
また、大気導入部を密閉し湿気が浸入しないようにすると、圧力センサは大気圧を基準として測定するため、気圧変動によって誤差を生じる。
従って、ある程度の水蒸気透過性があっても比較的柔らかい樹脂やグリースをコーティング剤とせざるを得ない。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、耐湿性が高く、出力特性を犠牲にすることのない圧力センサを実現することを目的としている。
なお、このような圧力センサの先行技術として例えば下記の特許文献に示されたものがある。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１１９８７５号公報
【特許文献２】特開平１１−１４３０２号公報
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、請求項１記載の圧力センサの発明においては、
センサ筐体に形成されたダイアフラムと、このダイアフラムの受圧部の反対側の表面に配置された感圧素子と、この感圧素子の信号を取り出す配線パターンおよびリード線で構成された圧力センサにおいて、
前記感圧素子および配線パターンを含むダイアフラム上を水蒸気透過率が小さい耐湿フィルムで覆うとともに、前記ダイアフラムと耐湿フィルムの間に樹脂を配置したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２においては請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記耐湿フィルムに前記リード線を取り出すための穴を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３においては、
センサ筐体に形成されたダイアフラムと、このダイアフラムの受圧部の反対側の表面に配置された感圧素子と、この感圧素子の信号を取り出す配線パターンおよびリード線で構成された圧力センサにおいて、
前記感圧素子および配線パターンを含むダイアフラム上をこのダイアフラムの外径より大きな径を有し、厚さ方向に貫通穴を有する円板状のブロックで覆うとともに、前記ブロックの貫通穴を含む表面を耐湿フィルムで気密に覆ったことを特徴とする。
【００１４】
請求項４においては請求項２に記載の圧力センサにおいて、
前記ダイアフラムとブロックの間に所定の高さの空間を形成し、前記ブロックとダイアフラムの外周を気密に固定したことを特徴とする。
【００１５】
請求項５においては請求項３または４に記載の圧力センサにおいて、
前記ブロックにリード線を取り出すための穴を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１乃至５によれば、次のような効果がある。
請求項１においては、大気圧導入部に存在する湿気が、耐湿フィルムに遮られて樹脂に拡散しないため、急激な温度変化があっても感圧素子や配線パターンに結露が生じることがない。
また、耐圧フィルムの厚さは薄く柔らかいため、ダイアフラム特性に悪影響を与えない。
請求項３においては、大気圧導入部に存在する湿気が、耐湿フィルムに遮られてダイアフラムまで達しないため、急激な温度変化があっても感圧素子や配線パターンに結露が生じることがない。
また、ダイアフラムとブロックの間には所定の高さの空間を有しているため、ダイアフラム特性に悪影響を与えない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明の一実施例を示す圧力センサの要部断面図である。図において、図３の従来例と同一要素には同一符号を付している。即ち、センサ筐体１の中央には、一体で形成されたダイアフラム１ａが設けられ、プロセス受圧部６に圧力が印加されると、大気導入部７の方向に変位し、表面に歪が発生する。図示の例ではダイアフラム１ａが一体として表示されているが、ダイアフラムは別部材で形成し外周を電子ビーム溶接などによりセンサ筐体に固定したものであっても良い。２は感圧素子であり、従来例と同様、例えば酸化クロムの薄膜が反応性スパッタリングなどによりダイアフラム上に蒸着されている。
【００１８】
感圧素子２には、配線パターン３が接続されており、歪により発生した電気信号はリード線４に伝えられる。
本発明では、大気圧導入部７に存在する湿気の浸入を抑えるため、水蒸気透過率が低く、軟らかい耐湿フィルム８で感圧素子２及び配線パターンを含めダイアフラム１ａ全体を覆う。耐湿フィルム８とダイアフラム１ａの間には、リード線通し穴８ａや耐湿フイルムの外周部の隙間８ｂから湿気を含んだ空気を浸入させないため、樹脂５ａが充填されている。
【００１９】
耐湿フィルム８としては従来用いていたコーティング剤に対して厚さ数十ミクロン程度で、水蒸気透過率が２０分の１以下である３フッ化テフロン（登録商標）フィルム（ＰＣＴＦＥ）やアルミ蒸着ＰＥＴフィルムが用いられる。また、耐湿フィルム８には耐水蒸気透過性を損なわない大きさで、リード線４を通す穴８ａが設けられている。
なお、図ではリード線４は耐湿フィルム８に形成した貫通穴から取り出しているが、耐湿フィルム８の外周部の隙間８ｂから取り出しても良い。その場合、穴８ａは不要である。
【００２０】
上述の構成によれば、大気圧導入部７に存在する湿気が、耐湿フィルム８に遮られて樹脂に拡散しないため、急激な温度変化があっても感圧素子２や配線パターン３に結露が生じることがない。また、耐湿フィルム８の厚さは薄く柔らかいため、ダイアフラム特性に悪影響を与えることがない。
【００２１】
次に請求項３の実施例について、図２の要部断面図を用いて説明する。
図において、図３の従来例と同一要素には同一符号を付している。即ち、センサ筐体１の中央には、一体で形成されたダイアフラム１ａが設けられ、プロセス受圧部６に圧力が印加されると、大気導入部７の方向に変位し、表面に歪が発生する。
【００２２】
図示の例ではダイアフラム１ａが一体として表示されているが、ダイアフラムは別部材で形成し外周を電子ビーム溶接などによりセンサ筐体に固定したものであっても良い。２は感圧素子であり、従来例と同様、例えば酸化クロムの薄膜が反応性スパッタリングによりダイアフラム１ａ上に蒸着されている。
【００２３】
感圧素子２には、配線パターン３が接続されており、歪により発生した電気信号はリード線４に伝えられる。
９は両面の縁部にリング状の凸部１０が形成され、中央部に導圧穴５ａを有する円板状のブロックで、ダイアフラム１ａの直径よりわずかに大きな直径に形成されている。そして、ブロック９の大気導入面７側の凸部には耐湿フィルム８が接着剤などにより導圧穴９ａを含んで全面に貼付されている。なお、ブロック９の材質は金属やプラスチック樹脂などで形成されている。
【００２４】
ブロック９のダイアフラム１ａに対向する側の凸部にはシール部材（例えばＯリング・・・図示省略）が配置されている。そして、シール部材の厚さを含めた高さがダイアフラム１ａが圧力を受けてブロック９側に歪んだときに、感圧素子２や配線パターン３およびリード線などがブロック９の面に接触しない程度に形成されている。なお、ブロック９はダイアフラム１ａとの間の空気が外部に漏れないように、ねじ（図示省略）によりダイアフラム１ａより外側でセンサ筐体１に固定されている。
また、センサ筐体１の縁部付近にはリード線４を外部に取り出すための穴が形成されており、この穴はリード線を取り出した後にハーメチックシールなどにより封止される。
【００２５】
上述の構成によれば、大気導入部７からの空気の流入をブロック９および耐湿フィルム８によりシールすることができる。そして、シールされた内部の空気が熱膨張することによる体積増加分は防湿フィルム８を弛ませておくことにより、フィルムが張って内圧が上昇することによる測定誤差を防止することができる。
同様に、防湿フィルム８とブロック５の間に適切なクリアランスをとることにより、内部空気が熱収縮してもブロック９に防湿フィルム８が張り付くことを防止することができる。
【００２６】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば、ブロック９に形成したダイアフラム１ａの凸部はシール部材で充分な高さが得られればなくてもよく、ブロック９に形成した導圧穴９ａは必ずしも中央でなくてもよい。また、大気導入部７側の凸部も所定の空気量を確保できればなくてもよい。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例を示す圧力センサの要部断面図である。
【図２】他の実施例を示す圧力センサの要部断面図である。
【図３】従来の圧力センサの要部断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      センサ本体
１ａ    ダイアフラム
２      感圧素子
３      配線パターン
４      リード線
５ａ，９ａ  導圧穴
５      ブロック
６      プロセス受圧面
７      大気導入部
８      耐湿フィルム
８ａ    リード線通し穴
８ｂ    隙間
９      ブロック
１０    凸部
【図１】
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【図２】
2008175659.tif 000004
【図３】
2008175659.tif 000005