压力传感器的制作方法

本发明涉及压力传感器，具体涉及适合于在高温环境下使用的压力传感器。

背景技术

作为压力传感器，已知有专利文献1(日本特开2009-26495号公报)和专利文献2(日本特开平4-194638号公报)中记载的传感器。

专利文献1中，公开了如下压力传感器，其具有：壳体，其可安装内部流动被检测介质的安装部件，并形成有用于导入上述被检测介质的导入孔；连接器盒，其具有用于进行与外部的信号交换的终端，并具有比上述壳体小的比热；膜片，其根据由上述导入孔导入的上述被检测介质的被检测压力而移位；传感器元件，其基于上述膜片的移位来检测上述被检测压力；密闭空间，其由上述壳体与上述连接器盒组合而形成，上述传感器元件配置在其内部；和填充于上述密闭空间内的绝缘性液体。

此外，专利文献2中，公开了如下压力传感器，其具有：设置在壳体上的膜片；设于上述壳体内的指向上述膜片的压力检测部；和被密封于该压力检测部与所述膜片之间的压力传导液，其中，上述壳体中形成有用于将上述压力传导液注入壳体内的传导液注入口，并且在该传导液注入口上拧入有用于将上述压力传导液密封于壳体内的螺钉。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-26495号公报

专利文献2：日本特开平4-194638号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

本发明人正在开发具有通过将传感器元件及其控制单元单芯片化而构成的压力检测ic的压杆式车辆用压力传感器。

该压力传感器中，作为抑制压杆的周期振动导致的内压测量精度的降低的对策，令压力传导介质为液体，但是，由于作为压力传导介质的液体的温度超过使用上限温度会热分解，因此需要将液体温度降低到使用上限温度之下的措施。

专利文献1中记载的压力传感器使用绝缘性液体作为冷却液，进行以传感器元件部为对象的冷却，但不具有对压力传导介质进行冷却的结构。

此外，专利文献2中记载的压力传感器，虽然作为压力传导介质具有压力传导液，但不具有对压力传导液进行冷却的机构。

因此，这些已有的压力传感器在使用液体作为压力传导介质的情况下，在高温环境下随着由液体的热分解引起的气体的产生，内压逐渐上升，难以正确地进行压力测量。

因此，本发明的目的在于提供一种即使在高温环境下使用液体作为压力传导介质的情况下，也能够抑制液体的热分解并正确地进行压力测量的压力传感器。

本发明的上述及其它的目的和新特征通过本说明书的记述和附图可得以明了。

用于解决问题的技术手段

对于本申请公开的实施方式中代表性的实施方式的概要，可简单地说明如下。

代表性的一个实施方式的压力传感器包括：中空的液体密封容器；密封于上述液体密封容器的内部的压力传导液；膜片，其安装于上述液体密封容器，在受压时弹性变形而将压力传导至上述压力传导液；压力检测元件，其安装于上述液体密封容器，检测传导至上述压力传导液的上述压力并将其转换成电信号；和散热部件，其以分别与上述液体密封容器的内壁的一部分和上述压力传导液接触的方式安装于上述液体密封容器的内部。

代表性的一个实施方式的压力传感器包括：中空的液体密封容器；密封于上述液体密封容器的内部的压力传导液；膜片，其安装于上述液体密封容器，通过在受压时弹性变形而将压力传导至上述压力传导液；和压力检测元件，其安装于上述液体密封容器，检测传导至上述压力传导液的上述压力并将其转换成电信号，在上述压力传感器中，或者将与上述压力传导液接触的上述液体密封容器的内壁做成凹凸面，或者还具有包围上述液体密封容器的上述内壁的一部分且与上述内壁的一部分接触的第二散热用结构体。

发明效果

根据代表性的实施方式，能够提高压力传感器的散热特性。

附图说明

图1是实施方式1的压力传感器的立体图。

图2是实施方式1的压力传感器的部分剖开的立体图。

图3是实施方式1的压力传感器的剖视图。

图4是采用实施方式1的压力传感器的车辆用汽油发动机的示意图。

图5是实施方式2的压力传感器的部分剖开的立体图。

图6是表示实施方式2的压力传感器的另一例子的部分剖开的立体图。

图7是实施方式3的压力传感器的剖视图。

图8是实施方式4的压力传感器的剖视图。

图9是实施方式5的压力传感器的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在用于说明实施方式的全部附图中，对具有同一功能的部件赋予同一标记并省略其重复说明。此外，在实施方式中，除了必要的时候，原则上不重复同一或同样的部分的说明。进一步地，在对实施方式进行说明的附图中，为了使结构简明易懂，存在剖视图省略剖面线的情况。

(实施方式1)

图1是本实施方式的压力传感器的立体图，图2是本实施方式的压力传感器的部分剖开的立体图，图3是本实施方式的压力传感器的剖视图。此外，图1～图3展示了压力传感器的前端(下端)至螺纹部，螺纹部之上的部分的图示省略。

本实施方式的压力传感器1a包括：具有用于将压力传感器1a固定到车辆用发动机燃烧室的螺纹部2a的连接部2；固定在连接部2的一端的中空的液体密封容器3；固定在液体密封容器3前端(下端)的膜片4；固定在液体密封容器3另一端(上端)的压力检测元件5；密封于液体密封容器3内部的压力传导液6；设于液体密封容器3内部的散热杆7。连接部2与液体密封容器3以及连接部2与膜片4分别通过焊接等相互机械地连接。

液体密封容器3优选由金属等导热性高的材料构成，例如使用高硬度且耐热性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗蠕变性等高温特性优良的沉淀硬化不锈钢或铬镍铁合金。在图示的例子中，液体密封容器3的外部形状为圆筒形，但也可为椭圆筒形或方筒形等。此外，液体密封容器3的内部(中空部)的形状为圆筒形，但也可为椭圆形或多边形。

作为被密封于液体密封容器3中的压力传导液6，例如使用氟油、硅油、离子液体等。压力传导液6通过设于液体密封容器3侧面的注入孔3a注入到液体密封容器3内部，然后用密封栓8将注入孔3a密封。作为压力传导液6的注液方法，例如使用真空注液法等。此外，密封栓8例如通过螺钉固定或焊接固定于注入孔3a。

膜片4形成为具有从外部承受压力时不发生塑性变形的程度的机械强度的厚度(例如0.2～0.5mm)。膜片4在受压时弹性变形，随着其变形将压力传导至压力传导液6。膜片4优选由金属材料构成，例如使用高硬度且耐热性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗蠕变性等高温特性优良的沉淀硬化不锈钢或铬镍铁合金。

在液体密封容器3的上端部的外侧面的一部分上设有通过切削或放电加工等使局部薄壁化且平坦化的切口部3b，压力检测元件5被固定在该切口部3b。

膜片4从外部受到的压力通过压力传导液6使切口部3b的薄壁区域变形。然后，通过压力检测元件5检测出与压力大小相应的薄壁区域的变形量，其信号通过与压力检测元件5连接的线路9输出到压力传感器1a外部。作为压力检测元件5，使用压阻式传感器、应变计等可将结构变化转换成电信号的元件。

散热杆7一端(上端)被固定在液体密封容器3上端，并且另一端(下端)配置在液体密封容器3内部，不与膜片4接触。散热杆7例如可通过金属注塑成型而与液体密封容器3构成为一体，也可通过焊接、压入等机械地连接于液体密封容器3。

散热杆7优选由金属或陶瓷等导热性高的材料构成，例如使用高硬度且耐热性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗蠕变性等高温特性优良的沉淀硬化不锈钢、铬镍铁合金、氧化铝、氧化锆、氮化铝、氮化硅、碳化硅等。图示的例子中，散热杆7的形状为圆棒，但也可为椭圆棒、方棒等，也可具有圆筒、椭圆筒、方筒等中空结构。

图4是表示本实施方式的压力传感器1a的应用例的车辆用汽油发动机的示意图。

车辆用汽油发动机20在气缸21内往复运动的活塞22上部具有燃烧室23，燃烧室23上部(气缸头)安装了吸气阀24、排气阀25、喷射器(燃料喷射装置)26、火花塞27和压力传感器1a。

压力传感器1a通过连接部2的螺纹部2a以膜片4露出到燃烧室23内部的方式固定于气缸头，通过在吸气、压缩、膨胀、排气各行程测量燃烧室23的压力，进行燃烧的高精度控制(油耗改善、废气量降低等)。

根据上述的本实施方式的压力传感器1a，通过在液体密封容器3内部设置与液体密封容器3及压力传导液6接触的散热杆7，与没有设置散热杆7的情况相比，增加了将压力传导液6的热量传导至液体密封容器3外部的散热路线。即，在液体密封容器3内部没有设置散热杆7的情况下，仅由平滑且无凹凸的面构成的液体密封容器3的内壁面与压力传导液6接触，而在设置有散热杆7的情况下，散热杆7的表面也与压力传导液6接触，因此增加了与压力传导液6接触的表面积，提高压力传导液6的散热性能。

由此，能够抑制压力传导液6的过度的升温，因此即使在车辆用发动机的燃烧室等高温环境下，也能够抑制因压力传导液6的热分解引起的气体的产生，能够进行高精度的压力测量。

(实施方式2)

图5是本实施方式的压力传感器的部分剖开剖视图。

本实施方式的压力传感器1b的特征在于，将设置在液体密封容器3的内部的散热杆7的表面设为凹凸面。在图示的例子中，通过在散热杆7表面形成沿散热杆7的轴向延伸的多个长槽10，而使散热杆7的表面为凹凸面。本实施方式的压力传感器1b的其它特征与实施方式1的压力传感器1a相同，因此省略其说明。

散热杆7的凹凸面可通过对散热杆7的表面进行机械加工而形成。此外，也可通过喷砂处理、药液蚀刻、氧化还原处理、等离子处理、溅射处理等表面粗化处理来形成凹凸面。

根据本实施方式的压力传感器1b，与散热杆7的表面由平滑且没有凹凸的面构成的情况(实施方式1)相比，增加了与压力传导液6接触的表面积，因此能够进一步提高压力传导液6的散热性能，更进一步地抑制压力传导液6的过度升温。

图5所示的例子中，在散热杆7的表面上形成沿散热杆7的轴向的多个长槽10，但也可如图6所示，通过在散热杆7表面形成多个圆周槽11来使散热杆7的表面成为凹凸面。

此外，虽然省略图示，通过在散热杆7表面形成螺旋状、狭缝状或格子状的槽，或者在散热杆7表面形成多个突起，也能够使散热杆7的表面为凹凸面。

(实施方式3)

图7是本实施方式的压力传感器的剖视图。

本实施方式的压力传感器1c的特征在于，以包围散热杆7周围的方式设置由金属或陶瓷等导热性高的材料构成的散热用的结构体12。结构体12例如由具有圆筒形的网格状或纤维状薄板构成，其一端(上端)固定在液体密封容器3上端，并且另一端(下端)配置在液体密封容器3内部，不与膜片4接触。本实施方式的压力传感器1c的其它特征由于与实施方式1的压力传感器1a相同，因此省略其说明。

根据本实施方式的压力传感器1c，与实施方式2同样地，与散热杆7的表面由平滑且没有凹凸的面构成的情况(实施方式1)相比，增加了与压力传导液6接触的表面积，因此能够进一步地提高压力传导液6的散热性能，更进一步地抑制压力传导液6的过度升温。

此外，本实施方式的压力传感器1c不像实施方式2那样对散热杆2的表面进行加工，因此能够在不损害散热杆7的强度下实质地增加散热杆7的表面积。

进一步地，也可组合本实施方式的压力传感器1c的结构和实施方式2的压力传感器1b的结构。即，可使散热杆7的表面为凹凸面并且在散热杆7表面安装本实施方式的结构体12。由此，能够进一步地提高压力传导液6的散热性能。

(实施方式4)

图8是实施方式4的压力传感器的剖视图。

本实施方式的压力传感器1d的特征如下：替代在液体密封容器3内部安装实施方式1～3所示的散热杆7的方法，而通过在液体密封容器3的内壁面形成多个圆周槽13，使得液体密封容器3的内壁面为凹凸面。

根据本实施方式的压力传感器1d，与液体密封容器3的内壁面由平滑且没有凹凸的面构成的情况相比，增加了与压力传导液6接触的表面积，因此能够进一步地提高压力传导液6的散热性能，更进一步地抑制压力传导液6的过度升温。

图8所示的例子中通过在液体密封容器3的内壁面上形成多个圆周槽13来使得液体密封容器3的内壁面为凹凸面，但也可通过在液体密封容器3的内壁面上形成例如与实施方式2的图5所示的长槽10相同的长槽，使得液体密封容器3的内壁面为凹凸面。此外，也可通过喷砂处理、药液蚀刻、氧化还原处理、等离子处理、溅射处理等表面粗化处理来使得液体密封容器3的内壁面成为凹凸面。

进一步地，本实施方式的压力传感器1d由于不在液体密封容器3内部安装在实施方式1～3所示的散热杆7，因此能够在不增加部件个数的情况下提高压力传导液6的散热性能。

(实施方式5)

图9是本实施方式的压力传感器的剖视图。

本实施方式的压力传感器1e的特征为如下：替代在液体密封容器3内部安装实施方式1～3所示的散热杆7的方法，而沿液体密封容器3的内壁面设置由金属或陶瓷等导热性高的材料构成的散热用的结构体14。结构体14例如由具有圆筒形的网格状或纤维状的薄板构成，其一端(上端)被固定在液体密封容器3上端，并且另一端(下端)配置在液体密封容器3内部，不与膜片4接触。

根据本实施方式的压力传感器1e，与液体密封容器3的内壁面由平滑且没有凹凸的面构成的情况相比，增加了与压力传导液6接触的表面积，因此能够进一步地提高压力传导液6的散热性能，更进一步地抑制压力传导液6的过度升温。

此外，本实施方式的压力传感器1e没有像实施方式4那样对液体密封容器3的内壁面进行加工，因此能够在不损害液体密封容器3的强度下实质地增加液体密封容器3的表面积。

进一步地，可组合本实施方式的的压力传感器1e的结构和实施方式4的压力传感器1d的结构。即，使液体密封容器3的内壁面为凹凸面，并且在液体密封容器3的内壁面安装本实施方式的结构体14。由此，能够进一步地提高压力传导液6的散热性能。

以上对于本发明人提出的发明基于其实施方式具体地进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可进行各种变更。

例如，可采用将实施方式1～3的任一结构和实施方式4、5的任一结构进行适当组合后的结构。

附图记号说明

1a、1b、1c、1d、1e压力传感器

2连接部

2a螺纹部

3液体密封容器

3a注入孔

3b切口部

4膜片

5压力检测元件

6压力传导液

7散热杆

8密封栓

9线路

10长槽

11圆周槽

12结构体

13圆周槽

20车辆用汽油发动机

21气缸

22活塞

23燃烧室

24吸气阀

25排气阀

26喷射器

27火花塞。