(57)【要約】【課題】圧力センサにおいて、圧力媒体が漏れた場合、この漏れを検出して報知のための特定の信号を出力する。【解決手段】半導体圧力検出素子１２を装着したステム１１とハウジング１との間から圧力媒体が漏れ出ると、断路用部材２６がその圧力媒体に含まれるガス成分を含んで膨張し、コネクタ２０の接続端子２１の弾性接触部２１ａの根元部を押し上げる。すると、弾性接触部２１ａの先端部が回路基板１７の導電ピン２５から離れるため、回路基板１７から検出信号を出力する信号線が断路されたこととなり、断路状態特有の信号を出力するので、検出信号を受ける制御装置側では圧力媒体の漏れとして検出することができる。【選択図】  図１
2004286536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力導入路を有するハウジング内に、前記圧力導入路から導入される圧力媒体の圧力を検出する圧力検出素子を配設すると共に、この圧力検出素子に電気的に接続される回路基板を配設し、前記ハウジングに、前記回路基板を外部に接続するための接続端子を備えたコネクタを装着してなる圧力センサにおいて、
前記ハウジング内に前記圧力導入路内の圧力媒体中に含まれる成分を含むと体積変化する体積変化部材を設け、この体積変化部材が体積変化することにより、前記圧力媒体の漏れを検出するための漏れ検出用通電路の電気的特性を変化させる構成としたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記漏れ検出用通電路は、前記圧力検出素子から前記回路基板を経て前記コネクタの接続端子に至るまでの通電路のうち前記回路基板と前記接続端子との接続部分とされ、その接続部分には相手側に弾性的に接触する弾性接触部が存在し、前記体積変化部材は、その体積変化により前記弾性接触部を変形させて相手側から離すことにより前記漏れ検出用通電路を開路することを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記体積変化部材は前記回路基板に設けられると共に、前記漏れ検出用通電路は、前記圧力検出素子から前記回路基板を経て前記コネクタの接続端子に至るまでの通電路のうち前記回路基板上に前記体積変化部材を通って形成された回路パターン部分とされ、前記体積変化部材は、その体積変化により当該回路パターンを切断することにより、前記漏れ検出用通電路を開路することを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【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に係り、特に圧力媒体の漏れによる故障を検出するようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に用いられるディーゼルエンジンのコモンレール式ユニットインジェクタにおいて、コモンレールの内圧を検出する圧力センサは、圧力導入路を有するハウジング内に、半導体圧力検出素子を装着したステム、半導体圧力検出素子の出力を増幅し補正するための信号処理回路を構成する各種の電子部品を実装した回路基板などを配設すると共に、回路基板に接続されて検出信号を外部に出力するためのコネクタをハウジングに固定して構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体圧力検出素子の素子基板には薄肉のダイアフラムが形成されており、このダイアフラムはステムの通路を介してハウジングの圧力導入路に連通されている。この圧力媒体のハウジングへの導入構成において、ステムとハウジングとの間のシールが損なわれると、そこから圧力媒体がハウジング内に漏れ出る。
【０００４】
ディーゼルエンジンのコモンレールの内圧を検出する圧力センサにおいて、その圧力媒体はディーゼルエンジンの燃料である軽油を含んだ空気であるため、圧力媒体がハウジング内に漏れ出ると、軽油が半導体圧力検出素子、回路基板或は半導体圧力検出素子と回路基板とを接続するボンディングワイヤなどに付着する。
【０００５】
圧力媒体の漏れによって軽油が各所に付着すると、不特定部分で短絡状態になったり、開路状態になったりして圧力センサが故障する。このようにして短絡部分や開路部分が発生すると、圧力センサの出力信号からは、故障を検出することが困難で、制御装置による正常な制御ができなくなる可能性がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧力媒体が漏れた場合、この漏れを検出して特定の信号を出力することができる圧力センサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジング内に圧力導入路内の圧力媒体中に含まれる成分を含むと体積変化する体積変化部材を設け、この体積変化部材が体積変化することにより、圧力媒体の漏れを検出するための漏れ検出用通電路の電気的特性を変化させる構成としたので、ハウジング内に圧力媒体が漏れ出たときには、一定の信号を外部に出力することができる。
【０００８】
ここで、漏れ検出用通電路の電気的特性を変化させるとは、当該通電路を開路、または閉路、或は通電路の断面積を変化させて抵抗値を変化させることなどを言う。
また、漏れ検出用通電路としては、圧力検出信号を外部に送るための通電路と兼用することもできるし、専用の通電路として構成することもできる。例えば、専用の通電路として構成した場合、その通電路に常時は微弱電流が流れるようにしてその微弱電流により当該通電路の抵抗を検出するように構成し、その通電路が体積変化部材により例えば開路されることによって当該通電路の抵抗が無限大となってその通電路にかかる電圧が変化することで圧力媒体の漏れを検出するようにしても良い。
【０００９】
漏れ検出用通電路を圧力検出素子からコネクタに至るまでの通電路のうち特定部分とする場合の具体例としては、漏れ検出用通電路を、回路基板と接続端子との接続部分とし、この接続部分に相手側に弾性的に接触する弾性接触部を設け、体積変化部材を、その体積変化により弾性接触部を変形させて相手側から離す（開路）ように構成することができる。
【００１０】
また、体積変化部材を回路基板に設け、漏れ検査用通電路を、回路基板上に体積変化部材を通って形成された回路パターン部分とし、体積変化部材は、その体積変化により回路パターンを切断（開路）するように構成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は自動車に用いられるディーゼルエンジンのコモンレール式ユニットインジェクタにおいて、そのコモンレールの内圧を検出する圧力センサを示す。同図において、ハウジング１は黄銅などの金属により形成され、外形が角型で内部を一端（図示上端）が開口した収容室２とした主部３と、この主部３の底部に突設された筒状の接続口体４とからなる。接続口体４は、内部を圧力導入路５としており、また外周部にはコモンレール（図示せず）の配管６の雌ねじ７に螺合するための雄ねじ部８が形成されている。
【００１２】
ハウジング１の収容室２は、段付き穴形状に形成されており、図示下側の径小室２ａの内周部には雌ねじ９が形成されている。この収容室２の径小室２ａには、中空内部を圧力媒体の通路１０とした筒状のステム１１が配設されており、その通路１０は圧力導入路５に連通されている。そして、ステム１１の先端部には、当該ステム１１を担持体とする半導体圧力検出素子１２が装着されている。
【００１３】
半導体圧力検出素子１２は、図示はしないが素子基板に歪みを電気信号に変換する感歪ゲージ素子を設けて構成されている。そして、ステム１１の半導体圧力検出素子１２を装着した端部（メタルダイアフラム）がコモンレールと大気圧との差に応じた歪を生ずると、半導体圧力検出素子１２もステム１１の端部と一体に歪むようになっている。
【００１４】
ハウジング１の主部３の収容室２内には、受け座１３が配設されている。この受け座１３は、収容室２の下部の径小室２ａ内に位置する径小部１３ａと、収容室２の上部の径大室２ｂ内に位置する径大部１３ｂとからなり、径小部１３ａの外周部には雄ねじ１４が形成されている。また、受け座１３の径小部１３ａの内側にはステム１１を通すための挿通孔１５が形成され、径大部１１ｂには段付き形状の凹部１６が形成されており、挿通孔１５と凹部１６とは互いに連なっている。そして、挿通孔１５は、ステム１１が途中部にテーパ部１１ａを有することに対応して、途中部にテーパ部１５ａを有している。
【００１５】
このような受け座１３は、下部の雄ねじ１４を収容室２の雌ねじ９に螺合されて収容室２内に固定され、その螺合によって挿通孔１５のテーパ部１５ａがステム１１のテーパ部１１ａを押圧している。そして、この受け座１３による押圧によってステム１１は下端の通路１０の開口周囲部を、収容室２の内底面の圧力導入路５の開口周囲部に気密に圧接させている。
【００１６】
受け座１３の凹部１６の底面上には回路基板１７が接着によって固定されている。この回路基板１７には、半導体圧力検出素子１２の出力信号を増幅する増幅回路や特性補正を行うための補正回路などを構成する電子部品１８が実装されている。そして、半導体圧力検出素子１２と回路基板１７との間はボンディングワイヤ１９によって電気的に接続されている。
【００１７】
ハウジング１の収容室２の開口端側には、図示しない制御装置からのコネクタを接続するためのコネクタ２０が配設されている。このコネクタ２０は、接続端子２１をインサート成形により一体に有する基部２２と、収容室２の開口部を塞ぐと共に、基部２２から突出する接続端子２１を覆うカバー部２３とからなる。
【００１８】
図２にも示すように、基部２２には孔２４が形成されており、接続端子２１の一端部が当該孔２４内に突出している。孔２４内に突出する接続端子２１の一端部は、適度な弾性を付与するために薄肉に且つほぼＺ字状に折曲形成されて弾性接触部２１ａとされている。なお、接続端子２１は導電性およびばね性を持ったリン青銅などで形成することが好ましい。
【００１９】
この接続端子２１の弾性接触部２１ａに対応して、回路基板１７には、半導体圧力検出素子１２から出力されて増幅回路で増幅され、補正回路で補正された圧力検出信号を外部に出力するための導電ピン２５がロウ付けされている。この回路基板１７とコネクタ２０との接続部分は、半導体圧力検出素子１２から回路基板１７を経てコネクタ２０に至る通電路の一部、即ち圧力検出信号を発生し、これを処理しそして外部に出力する通電路の一部を構成するもので、本実施形態ではこの接続部分を圧力媒体の漏れ検出用通電路として利用するようにしている。そして、回路基板１７には、導電ピン２５の近傍に位置して体積変化部材としての開路用部材２６が配設されている。この開路用部材２６は、圧力媒体中に含まれる成分、この実施例では軽油に晒されると膨潤して膨潤し、体積が増加する。なお、開路用部材２６の形成材料としては、例えばポリプロピレンなどがある。
【００２０】
上記コネクタ２０の基部２２は、接続端子２１の弾性接触部２１ａの根元側を暖炉用部材２６に当接させ、且つ弾性接触部２１ａの先端側を回路基板１７の導電ピン２５に当接させるようにして、受け座１３の凹部１６の段部１６ａに載置されて接着によって固定されている。この基部２２の固定状態において、接続端子２１の弾性接触部２１ａは適度に弾性変形し、その弾発力で導電ピン２５に圧接している。コネクタ２０のカバー部２３は、収容室２の開口端部に嵌合されて基部２２に押圧するようにしてかしめにより固定されている。このカバー部２３と収容室２との間には、両者間をシールするためのＯリング２７が配設されている。
【００２１】
上記のように構成した圧力センサにおいて、ディーゼルエンジンのコモンレール内の燃料（軽油）の圧力は、ハウジングの圧力導入路５からステム１１の通路１０に導入され、メタルダイアフラム（ステム１１の端部）は導入された圧力の大きさに応じて歪むので、図示しない感歪ゲージ素子がメタルダイアフラムの歪み量に応じた信号を出力する。そして、半導体圧力検出素子９から出力された信号は、回路基板１１の増幅回路により増幅され、補正回路により補正された後、検出信号として導電ピン２５、コネクタ２０の接続端子２１を経て、このコネクタ２０に接続された図示しない外部コネクタを介して制御装置へと出力される。
【００２２】
ところで、何らかの原因により、燃料（軽油）がステム１１とハウジング１との間から収容室２内に漏れ出たとすると、漏れ出た燃料が半導体圧力検出素子１２、ボンディングワイヤ１９、回路基板１７などに付着する。また、開路用部材２６も燃料を含んで膨潤し、体積が増大する。この体積の増大により開路用部材２６は、図２に示すように接続端子２１の弾性接触部２１ａの根元部分を押し上げる。すると、弾性接触部２１ａが図２に二点鎖線で示すように弾性変形して導電ピン２５から離れる。
【００２３】
弾性接触部２１ａが導電ピン２５から離れると、回路基板１７から外部へ検出信号を出力する信号線が開路された状態となるので、図示しない制御装置は、信号線開路特有の信号、例えば通常の検出信号の範囲を大きく超えた信号を受ける状態となる。従って、圧力媒体が収納室２に漏れ出ると、図示しない制御装置はそれ特有の信号を受けるようになるため、その信号を受けたとき、圧力媒体漏れと判断する。
【００２４】
図３及び図４は本発明の他の実施形態を示すもので、この図３及び図４に図１と同一部分には同一符号を付して示して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ説明する。この実施形態が上述の一実施形態と異なるところは、回路基板１７上に形成された回路パターンのうち、外部に検出信号を出力する回路パターン２８、換言すれば導電ピン２５が接続される回路パターン２８を開路用部材２９によって開路するようにしたところにある。
【００２５】
即ち、回路基板１７には、図４に示すように凹部３０が形成されており、この凹部３０内に前記開路用部材２９が埋め込まれている。そして、回路基板１７に形成された回路パターン２８は開路用部材２９を通って形成されている。
この構成によれば、燃料が収容室２内に漏れ出ると、開路用部材２９が軽油を吸収して膨潤し、その体積が増大する。すると、開路用部材２６が凹部３０から盛り上がるようになるため、回路パターン２８が断ち切られて開路される。
【００２６】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような拡張或は変更が可能である。
弾性接触部は回路基板１７側に設けても良い。
【００２７】
漏れ検出専用の通電路を回路基板に形成し、この通電路をコネクタ２０を介して外部の制御装置に接続するように構成し、この通電路を体積変化部材の体積変化によって開路或は閉路するようにしても良い。
圧力センサは、ディーゼルエンジンのコモンレールの内圧を検出するものに限らない。ガソリンエンジンを対象とした圧力センサ、エアコンを対象とした圧力センサなどであっても良い。この場合、体積変化部材は、ガソリン、冷媒を含むことによって体積変化するものとすれば良い。
ステム１１はハウジング１に直接螺着する構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図
【図２】要部の拡大断面図
【図３】本発明の他の実施形態を示す回路基板の一部の平面図
【図４】拡大断面図
【符号の説明】
図中、１はハウジング、２は収納室、５は圧力導入路、１１はステム、１２は半導体圧力検出素子、１３は受け座、１７は回路基板、２０はコネクタ、２１は接続端子、２１ａは弾性接触部、２６は開路用部材（体積変化部材）、２８は回路パターン、２９は開路用部材（体積変化部材）、３０は凹部である。
【図１】
2004286536.tif 000003
【図２】
2004286536.tif 000004
【図３】
2004286536.tif 000005
【図４】
2004286536.tif 000006