(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方および下方へ突出するように少なくとも３つの端子を設けるとともに基板設置部を設けた相手側圧力導入管と外側面で嵌合する円柱状の嵌合部と、この嵌合部の基板設置部に底面の外周部が固着されるとともに、少なくとも一対の圧力検出素子、この圧力検出素子と電気的に接続される電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有する受圧基板と、この受圧基板の上方に位置して設けられるとともに、前記受圧基板における少なくとも一対の圧力検出素子と電気的に接続された電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極とワイヤー線を介して接続することによりブリッジ回路を構成し、かつ受圧基板における少なくとも一対の圧力検出素子から発生する信号を処理して出力信号を出力し、さらに前記電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極と前記嵌合部における少なくとも３つの端子とを各々電気的に接続する電子部品を上面に設けた載置部と、前記嵌合部の上面外周部に固着されるとともに、前記受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する蓋とを備え、前記嵌合部の外側面から受圧基板の下面に向かって少なくとも一つの圧力導入孔を設け、この圧力導入孔を介して受圧基板に被圧力検出物質を接触させ、この受圧基板で被圧力検出物質の圧力を検出するようにするとともに、前記受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する蓋が、相手側圧力導入管に内包されるように構成した圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種制御機器や自動車エンジン制御、サスペンション制御などに使用される圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の圧力センサとしては、特開平１０−１１１２０６号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
以下、従来の圧力センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図６は従来の圧力センサの側断面図、図７は同圧力センサにおける圧力導入部に基板を固着した状態を示す側断面図である。
【０００５】
図６、図７において、１は金属製の有底円筒状の圧力導入部で、この圧力導入部１は側面部１ａおよび底面部１ｂを一体に構成するとともに、この圧力導入部１の外底面には基板２を固着しており、かつこの基板２の上面と前記圧力導入部１との間には空隙によるコンデンサからなる圧力検出部３と、この圧力検出部３と電気的に接続される電源電極（図示せず）、ＧＮＤ電極（図示せず）および出力電極（図示せず）とを設けている。また前記基板２の下面には電子部品４を設けており、この電子部品４により、前記圧力検出部３の静電容量の変化を出力電圧に変換し、前記出力電極（図示せず）に出力している。そしてまたこの圧力導入部１の外側面には嵌合部５を設けており、この嵌合部５を相手側圧力導入管（図示せず）と嵌合させている。６は樹脂製の蓋で、この蓋６は前記基板２を覆うように設けるとともに、この蓋６の底部には端子挿入孔７を設けており、そしてこの端子挿入孔７から前記基板２における電源電極（図示せず）、ＧＮＤ電極（図示せず）および出力電極（図示せず）と電気的に接続された端子８を下方へ向かって突出させている。９は樹脂製のコネクタ部で、このコネクタ部９の内側には下方へ突出するようにコネクタ端子１０を一体に設けており、そしてこのコネクタ端子１０は前記基板２における端子８と電気的に接続している。１１は金属製の支持板で、この支持板１１は上端を前記圧力導入部１における底面部１ｂに溶着により固着するとともに、この支持板１１の下端をかしめることにより、支持板１１の内側に前記蓋６およびコネクタ部９の上部を収納している。
【０００６】
以上のように構成された従来の圧力センサについて、次にその動作を説明する。
【０００７】
相手側圧力導入管（図示せず）には、被圧力検出物質（図示せず）を充填しており、この相手側圧力導入管（図示せず）に嵌合部５を介して嵌合される圧力導入部１の内側に被圧力検出物質（図示せず）の圧力が負荷されるように構成されている。そしてこの被圧力検出物質（図示せず）の圧力が上昇すると、圧力導入部１の外底面に固着された基板２における圧力検出部３の静電容量が変化し、この静電容量の変化を電子部品４により出力電圧に変化し、そしてこの出力電圧の変化を基板２における出力電極（図示せず）から端子８およびコネクタ端子１０を介して出力するもので、この出力は被圧力検出物質（図示せず）に加わっている圧力を検出する信号を出力するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成においては、圧力導入部１内の被圧力検出物質（図示せず）の圧力が上昇した場合、この圧力の上昇は蓋６を圧力導入部１から外す方向の力として作用するため、蓋６が圧力導入部１から外れて被圧力検出物質（図示せず）が外部に漏れてしまうものである。この漏れを防止するためには、蓋６に直接圧力が負荷されないようにする必要があり、この場合、圧力導入部１の側面部１ａと底面部１ｂとを一体にして強固にする必要があるため、圧力センサのコストが高くなるとともに、圧力検出部３に直接被圧力検出物質（図示せず）の圧力が作用しないため、圧力検出部３からの出力感度が低いという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、蓋が外れて被圧力検出物質が外部に漏れるということはなく、かつ出力感度の高い圧力センサを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の圧力センサは、上方および下方へ突出するように少なくとも３つの端子を設けるとともに基板設置部を設けた相手側圧力導入管と外側面で嵌合する円柱状の嵌合部と、この嵌合部の基板設置部に底面の外周部が固着されるとともに、少なくとも一対の圧力検出素子、この圧力検出素子と電気的に接続される電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有する受圧基板と、この受圧基板の上方に位置して設けられるとともに、前記受圧基板における少なくとも一対の圧力検出素子と電気的に接続された電源電極、ＧＮＤ電極、および出力電極とワイヤー線を介して接続することによりブリッジ回路を構成し、かつ受圧基板における少なくとも一対の圧力検出素子から発生する信号を処理して出力信号を出力し、さらに前記電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極と前記嵌合部における少なくとも３つの端子とを各々電気的に接続する電子部品を上面に設けた載置部と、前記嵌合部の上面外周部に固着されるとともに、前記受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する蓋とを備え、前記嵌合部の外側面から受圧基板の下面に向かって少なくとも一つの圧力導入孔を設け、この圧力導入孔を介して受圧基板に被圧力検出物質を接触させ、この受圧基板で被圧力検出物質の圧力を検出するようにするとともに、前記受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する蓋が、相手側圧力導入管に内包されるようにしたもので、この構成によれば、蓋が外れて被圧力検出物質が外部に漏れるということはなく、かつ出力感度の高い出力センサを提供することができるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、上方および下方へ突出するように少なくとも３つの端子を設けるとともに基板設置部を設けた相手側圧力導入管と外側面で嵌合する円柱状の嵌合部と、この嵌合部の基板設置部に底面の外周部が固着されるとともに、少なくとも一対の圧力検出素子、この圧力検出素子と電気的に接続される電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有する受圧基板と、この受圧基板の上方に位置して設けられるとともに、前記受圧基板における少なくとも一対の圧力検出素子と電気的に接続された電源電極、ＧＮＤ電極、および出力電極とワイヤー線を介して接続することによりブリッジ回路を構成し、かつ受圧基板における少なくとも一対の圧力検出素子から発生する信号を処理して出力信号を出力し、さらに前記電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極と前記嵌合部における少なくとも３つの端子とを各々電気的に接続する電子部品を上面に設けた載置部と、前記嵌合部の上面外周部に固着されるとともに、前記受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する蓋とを備え、前記嵌合部の外側面から受圧基板の下面に向かって少なくとも一つの圧力導入孔を設け、この圧力導入孔を介して受圧基板に被圧力検出物質を接触させ、この受圧基板で被圧力検出物質の圧力を検出するようにするとともに、前記受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する蓋が、相手側圧力導入管に内包されるようにしたもので、この構成によれば、嵌合部の外側面から受圧基板の下面に向かって少なくとも一つの圧力導入孔を設け、この圧力導入孔を介して受圧基板に被圧力検出物質を接触させ、この受圧基板で被圧力検出物質の圧力を検出するようにしているため、受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する蓋を内包するように嵌合部に嵌合される相手側圧力導入管の内部の圧力が上昇した場合、この圧力の上昇は蓋を嵌合部から外す方向の力としては作用しないため、蓋が嵌合部から外れるということはなく、その結果、従来のように蓋が外れて被圧力検出物質が外部に漏れるということはなくなるとともに、受圧基板に直接被圧力検出物質の圧力が加わるため、出力感度の高い圧力センサが得られるという作用を有するものである。
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態における圧力センサについて図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態における圧力センサの側断面図、図２は同圧力センサを図１と別の方向から見た側断面図、図３は同圧力センサにおける基板の上面図、図４は同圧力センサにおける基板の回路図である。
【００１４】
図１〜図４において、２１は円柱状に構成された金属製の嵌合部で、この嵌合部２１は上面に基板設置部２２を設けるとともに、上面から下面にわたって端子挿入孔２３を設けている。また前記嵌合部２１における端子挿入孔２３にはガラス２４を介して３つの端子２５を上方および下方へ突出するように設けている。そしてまた前記嵌合部２１の外側面から上面の略中央にわたって圧力導入孔２６を設けている。さらに前記嵌合部２１の外側面には全周にわたって溝２７を設けており、この溝２７にＯリング２８を装着している。２９は金属製の受圧基板で、この受圧基板２９は前記嵌合部２１における基板設置部２２に底面の外周部が固着されるとともに、上面に金属薄膜抵抗体よりなる一対の内側圧力検出素子３０および一対の外側圧力検出素子３１を設けている。また前記受圧基板２９の表面には第１の電源電極３２、第２の電源電極３３、第１の出力電極３４、第２の出力電極３５、第１のＧＮＤ電極３６および第２のＧＮＤ電極３７を設けており、これらの電極を前記一対の内側圧力検出素子３０および一対の外側圧力検出素子３１と電気的に接続することによりブリッジ回路を構成している。
【００１５】
３８は金属製の載置部で、この載置部３８は両端に設けた脚部３９により前記嵌合部２１における上面に固着されている。また前記載置部３８の上面には電子部品４０を受圧基板２９の第１の電源電極３２、第２の電源電極３３、第１の出力電極３４、第２の出力電極３５、第１のＧＮＤ電極３６および第２のＧＮＤ電極３７と対向しない位置に設置している。そしてまた前記電子部品４０は前記受圧基板２９における第１の出力電極３４および第２の出力電極３５と金あるいはアルミからなるワイヤー４１により電気的に接続しており、そしてこの電子部品４０により、受圧基板２９における一対の内側圧力検出素子３０および一対の外側圧力検出素子３１から発生する信号を変換して、出力信号として端子２５に出力している。４２は有底円筒状の金属製の蓋で、この蓋４２は前記嵌合部２１における上面外周部に固着されるとともに、前記受圧基板２９、載置部３８および電子部品４０を内側に収納している。
【００１６】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における圧力センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００１７】
まず、受圧基板２９の表面に一対の内側圧力検出素子３０、一対の外側圧力検出素子３１、第１の電源電極３２、第２の電源電極３３、第１のＧＮＤ電極３６、第２のＧＮＤ電極３７、第１の出力電極３４および第２の出力電極３５をスパッタリングにより形成する。
【００１８】
次に、エッチングによりブリッジ回路を前記受圧基板２９の表面に形成した後、Ａｌ2Ｏ3からなる保護層（図示せず）をブリッジ回路の上面を保護するように形成する。
【００１９】
次に、円柱状に構成された金属製の嵌合部２１の外側面から上面にわたって圧力導入孔２６を形成した後、外側面の全周にわたって溝２７を形成し、さらにこの溝２７にＯリング２８を装着する。
【００２０】
次に、前記嵌合部２１の上面から下面にわたって３つの端子挿入孔２３を形成した後、この端子挿入孔２３に高温で溶融したガラス２４を充填する。
【００２１】
次に、溶融したガラス２４を充填した端子挿入孔２３に上方および下方に突出するように端子２５を挿入した後、冷却して、嵌合部２１に端子２５を固着する。
【００２２】
次に、嵌合部２１における基板設置部２２に受圧基板２９を載置した後、嵌合部２１の上面に脚部３９を固着することにより載置部３８を設置する。
【００２３】
次に、前記受圧基板２９における第１の電源電極３２、第２の電極電極３３、第１のＧＮＤ電極３６、第２のＧＮＤ電極３７、第１の出力電極３４および第２の出力電極３５と電子部品４０とをワイヤー４１をボンディングすることにより電気的に接続するとともに、電子部品４０と端子２５とをワイヤー４１をボンディングすることにより電気的に接続する。この場合、前記電子部品４０は、受圧基板２９における第１の電源電極３２、第２の電極電極３３、第１のＧＮＤ電極３６、第２のＧＮＤ電極３７、第１の出力電極３４および第２の出力電極３５と対向しないように載置部３８に設けているため、ワイヤー４１を略直線的に配設することができ、これにより、ワイヤー４１を廻りこませるように配設する必要がないため、受圧基板２９における第１の電源電極３２、第２の電極電極３３、第１の出力電極３４、第２の出力電極３５、第１のＧＮＤ電極３６および第２のＧＮＤ電極３７と電子部品４０とをワイヤー４１により電気的に接続するのが容易に行え、これにより、組立性の向上が図れるものである。
【００２４】
最後に、前記嵌合部２１における上面の外周部に蓋４２を固着することにより、受圧基板２９、載置部３８および電子部品４０を蓋４２の内側に収納する。
【００２５】
以上のようにして組立てられた本発明の一実施の形態における圧力センサについて、次にその動作を説明する。
【００２６】
嵌合部２１の外側面に相手側圧力導入管４３を図５に示すように嵌合させた後、相手側圧力導入管４３の内側に例えば自動車用のブレーキオイルからなる被圧力検出物質４４を充填する。そして、この状態において、被圧力検出物質４４の内圧が高くなると、圧力センサにおける受圧基板２９が上方に向かって変形する。この受圧基板２９の変形に伴って、受圧基板２９に設けた一対の外側圧力検出素子３１は圧縮力により縮む方向に、かつ一対の内側圧力検出素子３０は引張力により伸びる方向に変化する。ここで、一般には金属薄膜抵抗体等の抵抗体からなる圧力検出素子の抵抗値は、抵抗体の長さＬと比抵抗ρに比例し、断面積ｓに反比例するものである。
【００２７】
したがって、前記一対の内側圧力検出素子３０および一対の外側圧力検出素子３１の抵抗値は、抵抗体が伸びると抵抗値Ｒは大きくなり、一方、抵抗体が縮むと抵抗値Ｒは小さくなる。そのため、ブリッジ回路で構成された一対の内側圧力検出素子３０および一対の外側圧力検出素子３１の抵抗値は、相手側圧力導入管４３の内側の内圧が高くなると、一対の内側圧力検出素子３０の方が一対の外側圧力検出素子３１の抵抗値より大となるものであり、したがって、ブリッジ回路を構成している第１の出力電極３４と第２の出力電極３５との電位差を出力して測定することにより圧力センサに加わる圧力を計測することができるものである。
【００２８】
ここで、圧力センサにおける受圧基板２９に強い圧力が加わった場合について考えてみると、本発明の一実施の形態における圧力センサにおいては、嵌合部２１の外側面から受圧基板２９の下面に向かって圧力導入孔２６を設け、この圧力導入孔２６を介して受圧基板２９に被圧力検出物質４４を接触させ、この受圧基板２９で被圧力検出物質４４の圧力を検出するようにしているため、受圧基板２９、載置部３８および電子部品４０を内側に収納する蓋４２を内包するように嵌合部２１に嵌合される相手側圧力導入管４３の内部の圧力が上昇した場合、この圧力の上昇は蓋４２を嵌合部２１から外す方向の力としては作用しないため、蓋４２が嵌合部２１から外れるということはなく、その結果、従来のように蓋４２が外れて被圧力検出物質４４が外部に漏れるということはなくなるとともに、受圧基板２９に直接被圧力検出物質４４の圧力が加わるため、出力感度の高い圧力センサが得られるものである。
【００２９】
また外部より端子２５を介してノイズ信号が圧力センサの内部に浸入しようとする場合を考えてみると、本発明の一実施の形態における圧力センサにおいては、嵌合部２１を金属製にするとともに、この嵌合部２１における端子２５の外側に端子挿入孔２３を設け、かつこの端子挿入孔２３と端子２５との間にガラス２４を介在させているため、端子２５に外部からノイズ信号が負荷されたとしても、ガラス２４がハイパスフィルタとなり、これにより、ノイズ信号がガラス２４を介して金属製の嵌合部２１に伝わり、そして外部へ流出するため、圧力センサの電子部品４０に到達するノイズ信号を減少させることができるという効果を有するものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明の圧力センサは、上方および下方へ突出するように少なくとも３つの端子を設けるとともに基板設置部を設けた相手側圧力導入管と外側面で嵌合する円柱状の嵌合部と、この嵌合部の基板設置部に底面の外周部が固着されるとともに、少なくとも一対の圧力検出素子、この圧力検出素子と電気的に接続される電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有する受圧基板と、この受圧基板の上方に位置して設けられるとともに、前記受圧基板における少なくとも一対の圧力検出素子と電気的に接続された電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極とワイヤー線を介して接続することによりブリッジ回路を構成し、かつ受圧基板における少なくとも一対の圧力検出素子から発生する信号を処理して出力信号を出力し、さらに前記電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極と前記嵌合部における少なくとも３つの端子とを各々電気的に接続する電子部品を上面に設けた載置部と、前記嵌合部の上面外周部に固着されるとともに、前記受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する蓋とを備え、前記嵌合部の外側面から受圧基板の下面に向かって少なくとも一つの圧力導入孔を設け、この圧力導入孔を介して受圧基板に被圧力検出物質を接触させ、この受圧基板で被圧力検出物質の圧力を検出するようにするとともに、前記受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する蓋が、相手側圧力導入管に内包されるようにしたもので、この構成によれば、嵌合部の外側面から受圧基板の下面に向かって少なくとも一つの圧力導入孔を設け、この圧力導入孔を介して受圧基板に被圧力検出物質を接触させ、この受圧基板で被圧力検出物質の圧力を検出するようにしているため、受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する蓋を内包するように嵌合部に嵌合される相手側圧力導入管の内部の圧力が上昇した場合、この圧力の上昇は蓋を嵌合部から外す方向の力としては作用しないため、蓋が嵌合部から外れるということはなく、その結果、従来のように蓋が外れて被圧力検出物質が外部に漏れるということはなくなるとともに、受圧基板に直接被圧力検出物質の圧力が加わるため、出力感度の高い圧力センサが得られるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における圧力センサの側断面図
【図２】  同圧力センサを図１と別の方向から見た側断面図
【図３】  同圧力センサにおける基板の上面図
【図４】  同圧力センサにおける基板の回路図
【図５】  同圧力センサにおける嵌合部を相手側圧力導入管に嵌合させた状態を示す側断面図
【図６】  従来の圧力センサの側断面図
【図７】  同圧力センサにおける圧力導入部に基板を固着した状態を示す側断面図
【符号の説明】
２１  嵌合部
２２  基板設置部
２５  端子
２６  圧力導入孔
２９  受圧基板
３０，３１  圧力検出素子
３２，３３  電源電極
３４，３５  出力電極
３６，３７  ＧＮＤ電極
３８  載置部
４０  電子部品
４２  蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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