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公開番号2025155190
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2024058841
出願日2024-04-01
発明の名称圧力センサ
出願人株式会社鷺宮製作所
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類G01L 19/06 20060101AFI20251006BHJP(測定;試験)
要約【課題】信号処理回路および圧力検出素子へのノイズの影響を防止することができる圧力センサを提供する。
【解決手段】圧力センサは、圧力検出素子と、圧力検出素子が配される液封室と液封室に向き合う圧力室とを仕切る金属製のダイヤフラムと、圧力検出素子に電気的に接続される入出力端子群と、絶縁部材と、ダイヤフラム、絶縁部材とともに液封室を形成する導電性ハウジングを含んでなるセンサユニットと、信号処理回路と、入出力端子群の1つと電気的に接続されており、ハウジングに対して絶縁部材を介してノイズを逃がす導電性部材と、を備えた圧力センサであって、導電性部材とハウジングの間に生じる浮遊容量をC₁、圧力検出素子とハウジングの間に生じる浮遊容量をC₂、信号処理回路とハウジングとの間に生じる浮遊容量をC₃としたときに、以下の式(1)および(2)が成立することを特徴とする。
C₁>C₂・・・(1)
C₁>C₃・・・(2)
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
圧力を検出し、圧力に応じた圧力検出信号を外部制御機器に送出する圧力検出素子と、
該圧力検出素子が配される液封室と該液封室に向き合う圧力室とを仕切る金属製のダイヤフラムと、
前記圧力検出素子に電気的に接続される入出力端子群と、
前記圧力検出素子および前記入出力端子群を支持する絶縁部材と、
前記ダイヤフラム、前記絶縁部材とともに圧力伝達媒体を封止する前記液封室を形成する導電性ハウジングを含んでなるセンサユニットと、
前記圧力検出素子に前記外部制御機器から供給される駆動電圧、または、前記圧力検出素子から前記外部制御機器に送出する前記圧力検出信号のいずれかまたは両方を変換する信号処理回路と、
前記入出力端子群の１つと電気的に接続されており、前記導電性ハウジングに対して前記絶縁部材を介してノイズを逃がす導電性部材と、
を備えた圧力センサであって、
前記導電性部材と前記導電性ハウジングの間に生じる浮遊容量をＣ
１
とし、前記圧力検出素子と前記導電性ハウジングの間に生じる浮遊容量をＣ
２
とし、前記信号処理回路と前記導電性ハウジングとの間に生じる浮遊容量をＣ
３
としたときに、以下の式（１）および（２）が成立することを特徴とする圧力センサ。
Ｃ
１
＞Ｃ
２
・・・（１）
Ｃ
１
＞Ｃ
３
・・・（２）
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記Ｃ
１
において、比誘電率をε
１
、前記導電性部材と前記導電性ハウジングの間の対向する部分の最小距離をｄ
１
、前記導電性部材と前記導電性ハウジングの対向面積をＳ
１
とし、前記Ｃ
２
において、比誘電率をε
２
、前記圧力検出素子と前記導電性ハウジングの間の対向する部分の最小距離をｄ
２
、前記圧力検出素子と前記導電性ハウジングの対向面積をＳ
２
とし、前記Ｃ
３
において、比誘電率をε
３
、前記信号処理回路と前記導電性ハウジングの間の対向する部分の最小距離をｄ
３
、前記信号処理回路と前記導電性ハウジングの対向面積をＳ
３
とすると、ε
１
≧ε
２
およびε
１
≧ε
３
の場合において、以下の式（３）および（４）が成立することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
ε
１
Ｓ
１
／Ｓ
２
＞ε
２
ｄ
１
／ｄ
２
・・・（３）
ε
１
Ｓ
１
／Ｓ
３
＞ε
３
ｄ
１
／ｄ
３
・・・（４）
【請求項３】
前記導電性部材に電気的に接続する前記入出力端子群の１つが前記信号処理回路のグランド端子である請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記導電性部材に電気的に接続する前記入出力端子群の１つが前記信号処理回路の駆動用電圧端子である請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項５】
圧力を検出し、圧力に応じた圧力検出信号を外部制御機器に送出する圧力検出素子と、
該圧力検出素子が配される液封室と該液封室に向き合う圧力室とを仕切る金属製のダイヤフラムと、
前記圧力検出素子に電気的に接続される入出力端子群と、
前記圧力検出素子および前記入出力端子群を支持する絶縁部材と、
前記ダイヤフラム、前記絶縁部材とともに圧力伝達媒体を封止する前記液封室を形成する導電性ハウジングを含んでなるセンサユニットと、
前記圧力検出素子に前記外部制御機器から供給される駆動電圧、または、前記圧力検出素子から前記外部制御機器に送出する前記圧力検出信号のいずれかまたは両方を変換する信号処理回路を有する変換基板と、
前記圧力検出素子に近接して設けられ、前記入出力端子群の１つと電気的に接続されており、前記導電性ハウジングに対して前記絶縁部材を介してノイズを逃がす第１の導電性部材と、
前記変換基板に近接して設けられ、前記入出力端子群の１つと電気的に接続されることにより、前記導電性ハウジングに対して前記絶縁部材を介してノイズを逃がす第２の導電性部材と、
を備えた圧力センサであって、
前記第１の導電性部材と前記導電性ハウジングの間に生じる浮遊容量をＣ
１
とし、前記第２の導電性部材と前記導電性ハウジングの間に生じる浮遊容量をＣ
１
´とし、前記圧力検出素子と前記導電性ハウジングの間に生じる浮遊容量をＣ
２
とし、前記変換基板と前記導電性ハウジングとの間に生じる浮遊容量をＣ
３
としたときに、以下の式（１）および（２）が成立することを特徴とする圧力センサ。
Ｃ
１
＞Ｃ
２
・・・（１）
Ｃ
１
´＞Ｃ
３
・・・（２）
【請求項６】
前記Ｃ
１
において、比誘電率をε
１
、前記第１の導電性部材と前記導電性ハウジングの間の対向する部分の最小距離をｄ
１
、前記第１の導電性部材と前記導電性ハウジングの対向面積をＳ
１
とし、前記Ｃ
２
において、比誘電率をε
２
、前記圧力検出素子と前記導電性ハウジングの間の対向する部分の最小距離をｄ
２
、前記圧力検出素子と前記導電性ハウジングの対向面積をＳ
２
とし、前記Ｃ
１
´において、比誘電率をε
１
´、前記第２の導電性部材と前記導電性ハウジングの間の対向する部分の最小距離をｄ
１
´、前記第２の導電性部材と前記導電性ハウジングの対向面積をＳ
１
´とし、前記Ｃ
３
において、比誘電率をε
３
、前記変換基板と前記導電性ハウジングの間の対向する部分の最小距離をｄ
３
、前記変換基板と前記導電性ハウジングの対向面積をＳ
３
とすると、ε
１
≧ε
２
およびε
１
´≧ε
３
の場合において、以下の式（３）および（４）が成立することを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
ε
１
Ｓ
１
／Ｓ
２
＞ε
２
ｄ
１
／ｄ
２
・・・（３）
ε
１
Ｓ
１
´／Ｓ
３
＞ε
３
ｄ
１
´／ｄ
３
・・・（４）
【請求項７】
前記第１の導電性部材および前記第２の導電性部材に電気的に接続する前記入出力端子群の１つが前記信号処理回路のグランド端子である請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記第１の導電性部材および前記第２の導電性部材に電気的に接続する前記入出力端子群の１つが前記信号処理回路の駆動用電圧端子である請求項５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、圧力センサに関し、詳しくは、圧力センサに加えられるノイズを抑制する技術に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
圧力センサでは、静電気やリレーのチャタリングによって発生する電気的ノイズが外部につながるリード線を介して加えられると、この電気的ノイズは、圧力センサ内部の信号処理回路もしくは圧力検出素子を通り、絶縁物を介してハウジングへと流れ、信号処理回路もしくは圧力検出素子を破壊することがある。
【０００３】
特許文献１には、このようなノイズの対策のための構成として、圧力センサのベースを導電性素材で形成し、除電板を、ベース上に設けられた、表面に導電層が形成された第１の絶縁性部材によって構成し、上記導電層が、ベースと電気的に接続されず、配線層のグラウンドと同電位に維持され、圧力検出素子とベースとの間に第２の絶縁性部材が配置された圧力センサが記載されている。そして、第１の絶縁性部材の誘電率をε
１
とし、第２の絶縁性部材の誘電率をε
２
とし、絶縁性媒質の誘電率をε
３
としたとき、以下の式（１）および式（２）が成立することが記載されている。
ε
１
＞ε
２
・・・（１）
ε
１
＞ε
３
・・・（２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－６０２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の上記構成では、浮遊容量を生じる要素間に存在する絶縁性媒質と絶縁性部材の誘電率の大小関係を規定しただけであり、ノイズ対策の構成としては不十分である。すなわち、浮遊容量を生じる要素間での浮遊容量の大小関係が規定されるものではないため、ノイズへの十分な対策がなされているとはいえない。
【０００６】
本発明の目的は、信号処理回路および圧力検出素子へのノイズの影響を防止することができる圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、圧力センサは、圧力を検出し、圧力に応じた圧力検出信号を外部制御機器に送出する圧力検出素子と、該圧力検出素子が配される液封室と該液封室に向き合う圧力室とを仕切る金属製のダイヤフラムと、前記圧力検出素子に電気的に接続される入出力端子群と、前記圧力検出素子および前記入出力端子群を支持する絶縁部材と、前記ダイヤフラム、前記絶縁部材とともに圧力伝達媒体を封止する前記液封室を形成する導電性ハウジングを含んでなるセンサユニットと、前記圧力検出素子に前記外部制御機器から供給される駆動電圧、または、前記圧力検出素子から前記外部制御機器に送出する前記圧力検出信号のいずれかまたは両方を変換する信号処理回路と、前記入出力端子群の１つと電気的に接続されており、前記ハウジングに対して前記絶縁部材を介してノイズを逃がす導電性部材と、を備えた圧力センサであって、前記導電性部材と前記ハウジングの間に生じる浮遊容量をＣ
１
とし、前記圧力検出素子と前記ハウジングの間に生じる浮遊容量をＣ
２
とし、前記信号処理回路と前記ハウジングとの間に生じる浮遊容量をＣ
３
としたときに、以下の式（１）および（２）が成立することを特徴とする。
Ｃ
１
＞Ｃ
２
・・・（１）
Ｃ
１
＞Ｃ
３
・・・（２）
【０００８】
上記課題を解決するために、圧力センサは、圧力を検出し、圧力に応じた電気信号を送出する圧力検出素子と、該圧力検出素子が配される液封室と該液封室に向き合う圧力室とを仕切る金属製のダイヤフラムと、前記圧力検出素子に電気的に接続される入出力端子群と、前記圧力検出素子および前記入出力端子群を支持する絶縁部材と、前記ダイヤフラム、前記絶縁部材とともに圧力伝達媒体を封止する前記液封室を形成する導電性ハウジングを含んでなるセンサユニットと、前記圧力検出素子に前記外部制御機器から供給される駆動電圧、または、前記圧力検出素子から前記外部制御機器に送出する前記圧力検出信号のいずれかまたは両方を変換する信号処理回路を有する変換基板と、前記圧力検出素子に近接して設けられ、前記入出力端子群の１つと電気的に接続されており、前記ハウジングに対して前記絶縁部材を介してノイズを逃がす第１の導電性部材と、前記変換基板に近接して設けられ、前記入出力端子群の１つと電気的に接続されることにより、前記ハウジングに対して前記絶縁部材を介してノイズを逃がす第２の導電性部材と、を備えた圧力センサであって、前記第１の導電性部材と前記ハウジングの間に生じる浮遊容量をＣ
１
とし、前記第２の導電性部材と前記ハウジングの間に生じる浮遊容量をＣ
１
´とし、前記圧力検出素子と前記ハウジングの間に生じる浮遊容量をＣ
２
とし、前記変換基板と前記ハウジングとの間に生じる浮遊容量をＣ
３
としたときに、以下の式（１）および（２）が成立することを特徴とする。
Ｃ
１
＞Ｃ
２
・・・（１）
Ｃ
１
´＞Ｃ
３
・・・（２）
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、信号処理回路および圧力検出素子へのノイズの影響を防止することができる圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る圧力センサ本体を示す概略図であり、図１（ａ）は、圧力センサ本体を示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡの領域を流体導入部側から見た場合の概略平面図である。
図２は、本発明の実施形態に係る圧力センサ本体を示す概略図であり、図２（ａ）は、本発明の実施形態に係る圧力センサ本体を示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡの領域を流体導入部側から見た場合の概略平面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢの領域を変換基板側から見た場合の概略平面図である。
図３は、本発明の実施形態に係る圧力センサ本体を示す概略図であり、図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る圧力センサ本体を示す断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡの領域を流体導入部側から見た場合の概略平面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢの領域を変換基板側から見た場合の概略平面図であり、図３（ｄ）は、図３（ａ）のＢの領域を流体導入部側から見た場合の概略平面図であり、図３（ｅ）は、本発明の実施形態に係る圧力センサ本体のスペーサの分解図である。
図４は、本発明の実施形態に係る圧力センサ本体を示す概略図であり、図４（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る圧力センサを示す断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡの領域を流体導入部側から見た場合の概略平面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢの領域を変換基板側から見た場合の概略平面図であり、図４（ｄ）は、図４（ａ）のＢの領域を流体導入部側から見た場合の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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