特許 7112266 圧力温度センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-26

(45)【発行日】2022-08-03

(54)【発明の名称】圧力温度センサ

(51)【国際特許分類】

   G01K 1/18 20060101AFI20220727BHJP

   G01L 19/00 20060101ALI20220727BHJP

   G01K 7/18 20060101ALN20220727BHJP

【ＦＩ】

G01K1/18

G01L19/00 A

G01K7/18 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018124589

(22)【出願日】2018-06-29

(65)【公開番号】P2020003401

(43)【公開日】2020-01-09

【審査請求日】2021-02-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110001472

【氏名又は名称】特許業務法人かいせい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼坂 成時

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 善文

(72)【発明者】

【氏名】吉田 俊太郎

【審査官】吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】特開平６－２４９７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２００４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－６８０３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－３７７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３２７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４５８６２４６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｋ １／００－１９／００

Ｇ０１Ｌ ７／００－２３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の圧力が印加されるダイヤフラム（１５１）と、前記ダイヤフラムに設けられた圧力検出部（１５２）と、前記測定対象の温度を検出する温度検出部（１５２）と、を有し、前記ダイヤフラムの歪みに応じた圧力信号を前記圧力検出部から出力する一方、測定対象の温度に応じた温度信号を前記温度検出部から出力するセンサチップ（１５０）と、
前記センサチップのうち前記圧力検出部及び前記温度検出部に対応する部分が露出するように、前記センサチップを固定したモールド樹脂部（１４０）と、
管部（１１３）を有し、前記センサチップが前記管部の内部に位置するように前記モールド樹脂部を保持し、前記管部が取付対象である配管（２００）に固定される保持部（１１０、１２０、１３０）と、
前記モールド樹脂部の隣に位置するように前記保持部に設けられ、前記管部が前記配管に固定されることで前記配管の内部に配置される流路部（１７０）と、
を含み、
前記流路部は、
前記モールド樹脂部に対する前記流路部の突出方向に沿った板面（１７４）を有し、前記測定対象を前記板面に沿わせて前記センサチップ側に導く第１流路（１７７）を構成する板部（１７１）と、
前記板部に設けられ、前記突出方向に垂直な垂直方向に沿って前記測定対象を通過させる第２流路（１８０）を構成する孔部（１７２）と、
を含み、
前記板部は、前記板面を有する複数の板材（１７５）と、前記複数の板材のうち前記突出方向において前記モールド樹脂部側とは反対側を固定する底部（１７６）と、を含み、
前記複数の板材は、前記板面が前記垂直方向において放射状に配置され、
前記孔部は、前記複数の板材のうち前記底部の中心部（１７８）側の一端部（１７９）が互いに離間することにより構成されている圧力温度センサ。

【請求項2】

測定対象の圧力が印加されるダイヤフラム（１５１）と、前記ダイヤフラムに設けられた圧力検出部（１５２）と、前記測定対象の温度を検出する温度検出部（１５２）と、を有し、前記ダイヤフラムの歪みに応じた圧力信号を前記圧力検出部から出力する一方、測定対象の温度に応じた温度信号を前記温度検出部から出力するセンサチップ（１５０）と、
前記センサチップのうち前記圧力検出部及び前記温度検出部に対応する部分が露出するように、前記センサチップを固定したモールド樹脂部（１４０）と、
管部（１１３）を有し、前記センサチップが前記管部の内部に位置するように前記モールド樹脂部を保持し、前記管部が取付対象である配管（２００）に固定される保持部（１１０、１２０、１３０）と、
前記モールド樹脂部の隣に位置するように前記保持部に設けられ、前記管部が前記配管に固定されることで前記配管の内部に配置される流路部（１７０）と、
を含み、
前記流路部は、
前記モールド樹脂部に対する前記流路部の突出方向に沿った板面（１７４）を有し、前記測定対象を前記板面に沿わせて前記センサチップ側に導く第１流路（１７７）を構成する板部（１７１）と、
前記板部に設けられ、前記突出方向に垂直な垂直方向に沿って前記測定対象を通過させる第２流路（１８０）を構成する孔部（１７２）と、
を含み、
前記板部は、前記板面を有する複数の板材（１７５）と、前記複数の板材のうち前記突出方向において前記モールド樹脂部側とは反対側を固定する底部（１７６）と、を含み、
前記複数の板材は、前記板面が前記垂直方向において放射状に配置されると共に、前記垂直方向において前記底部の中心部（１７８）側の一端部（１７９）が互いに接続され、
前記孔部は、前記複数の板材を貫通する貫通孔（１８３）である圧力温度センサ。

【請求項3】

測定対象の圧力が印加されるダイヤフラム（１５１）と、前記ダイヤフラムに設けられた圧力検出部（１５２）と、前記測定対象の温度を検出する温度検出部（１５２）と、を有し、前記ダイヤフラムの歪みに応じた圧力信号を前記圧力検出部から出力する一方、測定対象の温度に応じた温度信号を前記温度検出部から出力するセンサチップ（１５０）と、
前記センサチップのうち前記圧力検出部及び前記温度検出部に対応する部分が露出するように、前記センサチップを固定したモールド樹脂部（１４０）と、
管部（１１３）を有し、前記センサチップが前記管部の内部に位置するように前記モールド樹脂部を保持し、前記管部が取付対象である配管（２００）に固定される保持部（１１０、１２０、１３０）と、
前記モールド樹脂部の隣に位置するように前記保持部に設けられ、前記管部が前記配管に固定されることで前記配管の内部に配置される流路部（１７０）と、
を含み、
前記流路部は、
前記モールド樹脂部に対する前記流路部の突出方向に沿った板面（１７４）を有し、前記測定対象を前記板面に沿わせて前記センサチップ側に導く第１流路（１７７）を構成する板部（１７１）と、
前記板部に設けられ、前記突出方向に垂直な垂直方向に沿って前記測定対象を通過させる第２流路（１８０）を構成する孔部（１７２）と、
を含み、
前記板部は、前記板面を有する複数の板材（１７５）と、前記複数の板材のうち前記突出方向において前記モールド樹脂部側とは反対側の先端部分を固定する底部（１７６）と、を含み、
前記複数の板材は、前記板面が前記垂直方向において放射状に配置されると共に、前記垂直方向において前記底部の中心部（１７８）側の一端部（１７９）が互いに接続された接続部（１８２）を構成し、
前記孔部は、前記垂直方向に前記接続部を貫通する貫通孔（１８４）である圧力温度センサ。

【請求項4】

前記複数の板材は、前記垂直方向において前記底部の前記中心部側とは反対側の他端部（１８１）に固定されていると共に、前記流路部の外周方向に板面（１８５）を有する板材（１８６）を含む請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力温度センサ。

【請求項5】

前記流路部は、前記保持部の一部である請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧力温度センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象の圧力及び温度を検出する圧力温度センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、測定対象の温度を検出するセンサが、例えば特許文献１で提案されている。測定対象は配管の通路を流れる。センサは、配管の通路に突出する有底管状の突出部と、突出部に収容されたセンサ部と、を有する。突出部は、当該突出部の中に測定対象を流入させるための開口部を有する。開口部は、突出部が配管に取り付けられた際、測定対象の上流側に向けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－２００４５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来の技術では、測定対象が開口部を介して突出部の中に流入するものの、測定対象が突出部の内部に滞留しているので、突出部の内部を流れにくい。このため、配管を流れる測定対象の温度と突出部の内部の測定対象の温度との乖離が大きくなり、温度検出応答遅れが発生してしまう。その結果、センサ部の温度応答性が低下してしまうという問題がある。

【0005】

そこで、測定対象を突出部の内部に強制的に引き込むことが考えられる。しかし、センサ部が測定対象の流れの影響を受けるので、センサ部が測定対象の動圧の影響を受けやすくなる。このため、圧力測定誤差が生じてしまうという問題がある。

【0006】

さらに、突出部が配管の中に位置するので、配管を流れる測定対象の流れが突出部によって妨げられてしまう。このため、突出部において測定対象の流れの前後に圧力差が生じてしまう。その結果、測定対象に圧力損失が生じてしまうという問題がある。

【0007】

本発明は上記点に鑑み、配管を流れる測定対象の圧力及び温度を測定するように構成された圧力温度センサにおいて、温度応答性の向上、動圧影響の軽減、及び測定対象の圧力損失の軽減を図ることができる構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、請求項１～３に記載の発明では、圧力温度センサは、測定対象の圧力が印加されるダイヤフラム（１５１）と、ダイヤフラムに設けられた圧力検出部（１５２）と、測定対象の温度を検出する温度検出部（１５２）と、を有し、ダイヤフラムの歪みに応じた圧力信号を圧力検出部から出力する一方、測定対象の温度に応じた温度信号を温度検出部から出力するセンサチップ（１５０）を含む。

【0009】

圧力温度センサは、センサチップのうち圧力検出部及び前記温度検出部に対応する部分が露出するように、センサチップを固定したモールド樹脂部（１４０）を含む。

【0010】

圧力温度センサは、管部（１１３）を有し、センサチップが管部の内部に位置するようにモールド樹脂部を保持し、管部が取付対象である配管（２００）に固定される保持部（１１０、１２０、１３０）を含む。

【0011】

圧力温度センサは、モールド樹脂部の隣に位置するように保持部に設けられ、管部が配管に固定されることで配管の内部に配置される流路部（１７０）を含む。

【0012】

流路部は、モールド樹脂部に対する流路部の突出方向に沿った板面（１７４）を有し、測定対象を板面に沿わせてセンサチップ側に導く第１流路（１７７）を構成する板部（１７１）を含む。また、流路部は、板部に設けられ、突出方向に垂直な垂直方向に沿って測定対象を通過させる第２流路（１８０）を構成する孔部（１７２）を含む。
そして、請求項１に記載の発明では、板部は、板面を有する複数の板材（１７５）と、複数の板材のうち突出方向においてモールド樹脂部側とは反対側を固定する底部（１７６）と、を含む。複数の板材は、板面が垂直方向において放射状に配置される。孔部は、複数の板材のうち底部の中心部（１７８）側の一端部（１７９）が互いに離間することにより構成されている。
請求項２に記載の発明では、板部は、板面を有する複数の板材（１７５）と、複数の板材のうち突出方向においてモールド樹脂部側とは反対側を固定する底部（１７６）と、を含む。複数の板材は、板面が垂直方向において放射状に配置されると共に、垂直方向において底部の中心部（１７８）側の一端部（１７９）が互いに接続される。孔部は、複数の板材を貫通する貫通孔（１８３）である。
請求項３に記載の発明では、板部は、板面を有する複数の板材（１７５）と、複数の板材のうち突出方向においてモールド樹脂部側とは反対側の先端部分を固定する底部（１７６）と、を含む。複数の板材は、板面が垂直方向において放射状に配置されると共に、垂直方向において底部の中心部（１７８）側の一端部（１７９）が互いに接続された接続部（１８２）を構成する。孔部は、垂直方向に接続部を貫通する貫通孔（１８４）である。

【0013】

これによると、流路部の板部によって、測定対象が第１流路に沿ってセンサチップ側に流れるので、配管に流れる測定対象の温度と管部の内部の測定対象の温度との乖離を小さくすることができる。したがって、センサチップの温度応答性を向上させすることができる。

【0014】

また、測定対象が第２流路を通過するので、流路部に向かって流れる測定対象を孔部によって逃がしやすくすることができる。このため、センサチップに対する測定対象の流れの影響を低減できる。したがって、センサチップに対する動圧影響を軽減することができる。

【0015】

さらに、配管内の測定対象の流れが孔部によって妨げられないので、測定対象の流れにおいて流路部の前後に圧力差が生じにくくなる。したがって、測定対象の圧力損失の軽減を図ることができる。

【0016】

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る圧力温度センサの断面図である。

【図2】図１のII－II断面図である。

【図3】測定対象の圧力損失を比較するための図であり、（ａ）は各板材が接続された構造、（ｂ）は各板材の一端部が互いに離間した構造、（ｃ）は（ｂ）よりも板材長さが短い構造、（ｄ）は板部が設けられていない構造を示した図である。

【図4】図３に示された各構造において、板材長さと測定対象の圧力損失との関係を示した図である。

【図5】図３に示された各構造において、センサチップを基準として上流側の流速と下流側の流速とを示した図である。

【図6】図３に示された各構造において、板材長さとセンサチップの近傍の測定対象の流速との関係を示した図である。

【図7】第１実施形態に係る流路部の変形例を示した断面図である。

【図8】第１実施形態に係る圧力温度センサの変形例を示した断面図である。

【図9】第２実施形態に係る流路部の一部を示した斜視図である。

【図10】第３実施形態に係る流路部の一部を示した斜視図である。

【図11】第４実施形態に係る流路部の断面図である。

【図12】第５実施形態に係る温度センサの断面図である。

【図13】管部の内部の測定対象の流速を比較するための図であり、（ａ）は従来品、（ｂ）は第１開口部を設置壁面側に移動させた構造、（ｃ）は突出部を配管内の対向壁面に近づけた構造、（ｄ）は第１開口部を設置壁面側に移動させ、かつ、突出部を配管内の対向壁面に近づけた構造を示した図である。

【図14】図１３（ａ）の従来品における温度検出応答遅れを示した図である。

【図15】図１３に示された各構造において、センサチップを基準として上流側の流速と下流側の流速とを示した図である。

【図16】温度検出部周囲の流速の最大値と、センサ出力と配管内の測定対象の温度との最大温度差と、の関係を示した図である。

【図17】第６実施形態に係る圧力温度センサの断面図であり、測定対象の流れ方向に平行な断面図である。

【図18】第６実施形態に係る圧力温度センサの断面図であり、測定対象の流れ方向に垂直な断面図である。

【図19】第７実施形態に係る圧力温度センサの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

【0019】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る圧力温度センサは、測定対象の圧力及び温度の両方を検出可能に構成されたものである。圧力温度センサは配管に固定され、配管内の測定対象の圧力及び温度を検出する。測定対象は、例えば、エンジンオイルやトランスミッションオイル等の潤滑油である。もちろん、測定対象は他の液体や気体等の他の流体の場合もある。

【0020】

図１に示されるように、圧力温度センサ１００は、ハウジング１１０、センサボディ１２０、ポッティング部１３０、モールド樹脂部１４０、センサチップ１５０、及び流路部１７０を備えている。

【0021】

ハウジング１１０は、ＳＵＳ等の金属材料が切削等により加工された中空形状のケースである。ハウジング１１０は、一端側に突出部１１１を有し、他端側に開口部１１２を有している。突出部１１１は管部１１３を有する。管部１１３は開口部１１２に連通している。管部１１３の外周面には、取付対象である配管２００にネジ結合可能な雄ネジ部１１４が形成されている。

【0022】

ハウジング１１０の開口部１１２は周壁１１５に囲まれることで構成されている。ハウジング１１０は、管部１１３の一部が取付対象である配管２００の肉厚部２０１に設けられた貫通ネジ穴２０２に固定される。これにより、管部１１３の開口端部１１３ａが配管２００の内部に位置することになる。

【0023】

センサボディ１２０は、圧力温度センサ１００と外部装置とを電気的に接続するためのコネクタを構成する部品である。センサボディ１２０は、例えばＰＰＳ等の樹脂材料で形成されている。センサボディ１２０は、一端側がハウジング１１０の開口部１１２に固定される固定部１２１として形成され、他端側がコネクタ部１２２として形成されている。固定部１２１はコネクタ部１２２側に凹んだ凹部１２３を有している。

【0024】

また、センサボディ１２０は、ターミナル１２４がインサート成形されている。ターミナル１２４の一端側は固定部１２１に封止され、他端側はコネクタ部１２２の内側に露出するようにセンサボディ１２０にインサート成形されている。ターミナル１２４の一端側は、モールド樹脂部１４０の一部が凹部１２３に収容されることでモールド樹脂部１４０の電気的部品に接続される。

【0025】

そして、センサボディ１２０は、固定部１２１がＯリング１２５を介してハウジング１１０の開口部１１２に嵌め込まれた状態で、ハウジング１１０の周壁１１５の端部が当該固定部１２１を押さえるようかしめ固定されている。

【0026】

ポッティング部１３０は、センサボディ１２０の凹部１２３とモールド樹脂部１４０との隙間に充填されたシール用の部品である。ポッティング部１３０は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料で形成されている。ポッティング部１３０は、測定対象であるオイルからモールド樹脂部１４０の一部やターミナル１２４の接合部等をシール及び保護する役割を果たす。

【0027】

モールド樹脂部１４０は、センサチップ１５０を保持する部品である。モールド樹脂部１４０は、一端部１４１と、一端部１４１とは反対側の他端部１４２と、を有する柱状に構成されている。モールド樹脂部１４０は、一端部１４１側にセンサチップ１５０を封止している。

【0028】

また、モールド樹脂部１４０は、リードフレーム１４３の一部及び回路チップ１６０を封止している。リードフレーム１４３は、センサチップ１５０及び回路チップ１６０が実装されるベースとなる部品である。リードフレーム１４３の一端側にはセンサチップ１５０が実装され、他端側には回路チップ１６０が実装されている。

【0029】

リードフレーム１４３の他端側の先端部分は、モールド樹脂部１４０の他端部１４２から露出していると共に、ターミナル１２４の一端側に接続されている。なお、リードフレーム１４３は、複数に分割されていても良い。この場合、ボンディングワイヤによって電気的接続を行えば良い。リードフレーム１４３とターミナル１２４ともボンディングワイヤで接続されていても良い。

【0030】

回路チップ１６０は、メモリ等の半導体集積回路が形成されたＩＣチップである。回路チップ１６０は、半導体基板等を用いて形成されている。回路チップ１６０は、センサチップ１５０への電源として定電流の供給や、センサチップ１５０から圧力信号及び温度信号を入力し、予め設定された信号処理値に基づいて各信号の信号処理を行う。信号処理値とは、各信号の信号値を増幅や演算等するための調整値である。回路チップ１６０は、図示しないボンディングワイヤによってリードフレーム１４３を介してセンサチップ１５０と電気的に接続されている。

【0031】

センサチップ１５０は、測定対象の温度を検出する電子部品である。センサチップ１５０は、例えば銀ペースト等でリードフレーム１４３に実装されている。センサチップ１５０は、複数の層が積層されて構成された板状の基板を有して構成されている。複数の層は、ウェハレベルパッケージとして複数のウェハが積層され、半導体プロセス等で加工された後、センサチップ１５０毎にダイシングカットされる。

【0032】

センサチップ１５０は、薄肉状のダイヤフラム１５１を有する。ダイヤフラム１５１には複数のゲージ抵抗１５２が形成されている。各ゲージ抵抗１５２は、半導体層に対するイオン注入により形成された拡散抵抗である。各ゲージ抵抗１５２はダイヤフラム１５１の上に形成された薄膜抵抗として構成されていても良い。なお、センサチップ１５０には、各ゲージ抵抗１５２に接続された図示しない配線部やパッド等も形成されている。

【0033】

各ゲージ抵抗１５２は、圧力が印加されたダイヤフラム１５１の歪みに応じて抵抗値が変化する抵抗素子である。また、各ゲージ抵抗１５２は温度に応じて抵抗値が変化する素子である。各ゲージ抵抗１５２は、ホイートストンブリッジ回路を構成するように電気的に接続されている。ホイートストンブリッジ回路は、回路チップ１６０から定電流の電源が供給される。これにより、各ゲージ抵抗１５２のピエゾ抵抗効果を利用して、ダイヤフラム１５１の歪みや温度に応じた電圧をセンサ信号として検出することができる。

【0034】

具体的には、センサチップ１５０は、ダイヤフラム１５１の歪みに応じた複数のゲージ抵抗１５２の抵抗変化をホイートストンブリッジ回路の中点電圧の変化として検出し、当該中点電圧を圧力信号として出力する。一方、センサチップ１５０は、測定対象から受ける熱に応じた複数のゲージ抵抗１５２の抵抗変化をホイートストンブリッジ回路のブリッジ電圧として検出し、当該ブリッジ電圧を温度信号として出力する。

【0035】

したがって、本実施形態では、各ゲージ抵抗１５２は、圧力検出部及び温度検出部の両方の機能を有する。センサチップ１５０は、圧力検出部及び温度検出部に対応した部分が露出するように、モールド樹脂部１４０の一端部１４１側に封止されている。

【0036】

そして、モールド樹脂部１４０は、センサチップ１５０の圧力検出部及び温度検出部が管部１１３の内部に位置するように、センサボディ１２０及びポッティング部１３０に保持される。

【0037】

流路部１７０は、突出部１１１の突出方向において、モールド樹脂部１４０の隣に位置するように管部１１３に設けられた部品である。突出部１１１の突出方向は、モールド樹脂部１４０に対する流路部１７０の突出方向と同じである。流路部１７０は、管部１１３が配管２００に固定されることで配管２００の内部に配置される。流路部１７０は、一部が管部１１３の開口端部１１３ａから突出している。流路部１７０は、板部１７１、孔部１７２、及び腕部１７３を有する。

【0038】

板部１７１は、板面１７４を有する複数の板材１７５と、複数の板材１７５のうち突出方向においてモールド樹脂部１４０側とは反対側を固定する底部１７６と、を有する。板面１７４は、突出方向に沿った面である。突出方向に沿った面とは、突出方向に平行な面だけでなく、突出方向に対して傾斜した面も含む。板部１７１は、測定対象を板面１７４に沿わせてセンサチップ１５０側に導く第１流路１７７を構成する。

【0039】

図２に示されるように、複数の板材１７５は、板面１７４が突出方向に垂直な垂直方向の垂直面において放射状に配置されている。本実施形態では、４枚の板材１７５が９０度の間隔を持って配置されている。

【0040】

孔部１７２は、板部１７１に設けられている。孔部１７２は、垂直方向において、複数の板材１７５のうち底部１７６の中心部１７８側の一端部１７９が互いに離間することにより構成されている。つまり、孔部１７２は、各板材１７５が接合されていないことによる空間部に対応する。孔部１７２は、垂直方向に沿って測定対象を通過させる第２流路１８０を構成する。

【0041】

腕部１７３は、管部１１３の内部に流路部１７０を保持するための部分である。腕部１７３の一端は、板部１７１に一体化されている。腕部１７３の他端は、センサボディ１２０に達するまで引き延ばされている。そして、腕部１７３の他端は、固定部１２１とハウジング１１０とに挟まれている。これにより、流路部１７０は、底部１７６側が管部１１３から突出するように、管部１１３の内部に保持されている。

【0042】

上記の構成によると、測定対象は、一部が流路部１７０の第１流路１７７に沿ってセンサチップ１５０側に引き込まれる。これにより、センサチップ１５０の検出部近傍で測定対象の流速が向上するので、温度応答性が向上する。また、測定対象は、一部が流路部１７０の第２流路１８０を通って流路部１７０をそのまま通過する。これにより、流路部１７０が測定対象から受ける動圧の影響が軽減される。また、流路部１７０の流れの前後で測定対象の圧力差が小さくなるので、測定対象の圧力損失が軽減される。以上が、圧力温度センサ１００の全体構成である。

【0043】

発明者らは、図３（ａ）～図３（ｄ）に示されるように、底部１７６の中心部１７８を中心とした放射方向において、板材１７５の一端部１７９から他端部１８１までの板材長さを変化させた４つの構造を用意した。他端部１８１は、放射方向において、底部１７６の中心部１７８側とは反対側の端部である。そして、各構造について配管２００内の測定対象の圧力損失をシミュレーションした。測定対象は、自動車のエンジンオイルとした。

【0044】

なお、板材１７５の数を３枚とした。図３（ａ）～図３（ｄ）の各図は突出方向に垂直な断面である。また、図３（ａ）～図３（ｄ）の各板部１７１は、有底管状の管部１１３に収容されているとした。管部１１３には測定対象の出入口となる開口部が設けられている。

【0045】

図３（ａ）は、３枚の板材１７５の一端部１７９が底部１７６の中心部１７８で接続された構造である。図３（ｂ）は、３枚の板材１７５の一端部１７９が互いに離間した構造である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）の板材１７５よりも板材長さが短い構造である。図３（ｄ）は、板材１７５が存在しない構造である。

【0046】

図４に示されるように、板材１７５が互いに接続された図３（ａ）の構造の圧力損失が最も高くなった。これは、流路部１７０に第１流路１７７が設けられているが、第２流路１８０が存在しないために板材１７５に衝突した測定対象の逃げ場がないからである。測定対象の流れが滞った結果である。

【0047】

次いで、図３（ｂ）の構造、図３（ｃ）の構造の順に測定対象の圧力損失が軽減された。これは、孔部１７２の第２流路１８０を介して測定対象の逃げ道が確保されたためである。板材長さが短いほど測定対象の圧力損失が小さくなったのは、測定対象が孔部１７２をスムーズに通過した結果である。

【0048】

図３（ｄ）の構造は板材が存在しないが、管部１１３が配管２００に突出する自体によって測定対象の圧力損失が必ず発生することを意味している。以上の結果から、板材１７５の一端部１４１は接続されていない構造を採用すべきであり、板材長さは短いことが好ましいと言える。

【0049】

また、発明者らは、図３に示された各構造においてセンサチップ１５０の検出部を基準として上流側の流速と下流側の流速とをシミュレーションした。その結果を図５に示す。図４において、マイナスの距離はセンサチップ１５０の上流側に対応し、プラスの距離はセンサチップ１５０の下流側に対応する。

【0050】

図５に示されるように、図３（ｄ）の各板材１７５が設けられていない構造におけるセンサチップ１５０の上流側及び下流側の流速は、４つの構造の中で最も小さい値であった。これに対し、図３（ａ）～（ｃ）に示された構造では、管部１１３の内部の測定対象の流速が向上した。

【0051】

具体的には、図３（ａ）の各板材１７５が接続された構造では、測定対象の流速が最も大きくなった。図３（ｂ）及び図３（ｃ）の孔部１７２が設けられた構造では、孔部１７２が小さい図３（ｂ）の構造のほうが図３（ｂ）の構造よりも測定対象の流速が向上した。孔部１７２によって測定対象の流速は落ちるが、孔部１７２のサイズは小さいほうが良いことがわかる。

【0052】

さらに、発明者らは、測定対象の粘度を変化させたとき、センサチップ１５０の近傍の測定対象の流速をシミュレーションした。測定対象の粘度は高粘度と低粘度の２種類とした。その結果を図６に示す。

【0053】

図６に示されるように、板材長さに応じて、高粘度及び低粘度の両方とも、センサチップ１５０の近傍の測定対象の流速が変化した。板材長さが一定値に達すると、高粘度と低粘度とで流速値が逆転する。また、高粘度及び低粘度の両方とも、板材長さを一定値以上にすることで、センサチップ１５０の近傍の測定対象の流速が向上した。

【0054】

特に、高粘度の測定対象に対するセンサチップ１５０の検出応答性が向上した。低粘度の測定対象の場合、センサチップ１５０の近傍の測定対象の流速が高粘度よりも小さくなった。これは、高粘度よりも低粘度のほうが、センサチップ１５０に対する動圧影響を軽減できると言える。

【0055】

以上説明したように、流路部１７０の各板材１７５によって、測定対象が第１流路１７７に沿ってセンサチップ１５０側に流れる。このため、配管２００に流れる測定対象の温度と管部１１３の内部の測定対象の温度との乖離が小さくなる。その結果、センサチップ１５０の温度応答性が向上する。

【0056】

また、測定対象が流路部１７０の第２流路１８０を通過するので、流路部１７０に向かって流れる測定対象を孔部１７２によって逃がしやすくなっている。このため、センサチップ１５０に対する測定対象の流れの影響が低減される。その結果、センサチップ１５０に対する動圧影響が軽減される。

【0057】

さらに、配管２００内の測定対象の流れが孔部１７２の第２流路１８０によって妨げられない。このため、測定対象の流れにおいて流路部１７０の前後に圧力差が生じにくくなる。その結果、測定対象の圧力損失が軽減される。

【0058】

特に、エンジンの潤滑システムでは、圧力温度センサ１００から得られる圧力信号を元に圧送ポンプの吐出圧を制御して潤滑油を供給しているが、圧力損失が発生するとある部分に潤滑油を適正量供給することができないという問題が発生する可能性がある。しかし、本実施形態に係る圧力温度センサ１００においては、測定対象の圧力損失が軽減されるので、上記の問題は発生しなくなる。

【0059】

そして、上述のように、板材長さが大きくなると、測定対象の圧力損失が大きくなる。しかし、センサチップ１５０の近傍の測定対象の流速が大きくなって検出応答性が向上するというメリットがある。また、測定対象の粘度によってセンサチップ１５０に対する動圧影響も変化する。よって、圧力温度センサ１００の使用状況に応じて、最適な板材長さに設定されれば良い。

【0060】

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ゲージ抵抗１５２が特許請求の範囲の「圧力検出部」及び「温度検出部」に対応する。また、ハウジング１１０、センサボディ１２０、及びポッティング部１３０が特許請求の範囲の「保持部」に対応する。

【0061】

変形例として、図７に示されるように、板材１７５は３枚でも良い。この場合、各板材１７５は１２０度の間隔を持って放射状に配置される。３枚の板材１７５が場合、４枚の板材１７５の場合よりも作りやすいというメリットがある。また、隣の板材１７５との間隔が、４枚の板材１７５よりも３枚の板材１７５のほうが広くなるので、圧力損失が小さくなるというメリットもある。なお、各板材１７５は等間隔の配置に限られず、不等間隔に配置されても構わない。

【0062】

変形例として、流路部１７０は、ハウジング１１０に一体化されていても良い。具体的には、図８に示されるように、流路部１７０は、管部１１３の一部として形成されている。これによると、部品点数を削減することができる。

【0063】

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図９に示されるように、各板材１７５は、垂直方向の垂直面において底部１７６の中心部１７８側の一端部１７９が互いに接続された接続部１８２を構成する。また、孔部１７２は、各板材１７５を貫通する貫通孔１８３である。貫通孔１８３は各板材１７５に１個ずつ設けられている。貫通孔１８３は、第２流路１８０を構成する。これにより、測定対象は各貫通孔１８３を介して流路部１７０を通過する。したがって、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0064】

変形例として、貫通孔１８３は全ての板材１７５に設けられていなくても良い。１枚の板材１７５に設けられる貫通孔１８３の数も１個に限られず、１枚の板材１７５に複数の貫通孔１８３が設けられていても良い。また、貫通孔１８３の平面形状は四角形状に限られず、多角形や円形でも良い。

【0065】

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図１０に示されるように、孔部１７２は、突出方向に垂直な垂直方向に各板材１７５の接続部１８２を貫通する貫通孔１８４である。貫通孔１８４は、第２流路１８０を構成する。これにより、測定対象は貫通孔１８４を介して流路部１７０を通過する。したがって、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0066】

変形例として、貫通孔１８４は１個に限られず、複数の貫通孔１８４が接続部１８２に設けられていても良い。また、貫通孔１８３の平面形状は四角形状に限られず、多角形や円形でも良い。

【0067】

（第４実施形態）
本実施形態では、第１～第３実施形態と異なる部分について説明する。図１１に示されるように、各板材１７５は、流路部１７０の外周方向に板面１８５を有する板材１８６を含んでいる。板材１８６は、各板材１７５の他端部１８１に固定されている。これによると、隣同士の板材１８６の隙間を介して各板材１７５側に進入する測定対象が、板材１８６によって引っ掛かることで流路部１７０の外側に逃げにくくなる。このため、測定対象が各板材１７５の板面１７４に沿ってセンサチップ１５０側に移動しやすくなる。本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0068】

変形例として、各板材１８６は、突出方向において、モールド樹脂部１４０側が一体化されていても良い。

【0069】

（第５実施形態）
本実施形態では、第１～第４実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、圧力温度センサ１００は、上述の流路部１７０を備えていない。本実施形態では、ハウジング１１０の突出部１１１の構造に基づいて、管部１１３の内部を通過する測定対象の流速を向上させる。

【0070】

図１２に示されるように、ハウジング１１０の突出部１１１は、管部１１３及び底部１１６が形成された有底管状の部分である。突出部１１１の底部１１６側が配管２００の内部に位置することになる。

【0071】

また、突出部１１１は、第１開口部１１１ａ、第２開口部１１１ｂ、及び第３開口部１１１ｃを有する。第１開口部１１１ａは、管部１１３に設けられていると共に、管部１１３の外部から内部に測定対象を流入させる部分である。第１開口部１１１ａは、測定対象の上流側に向けられる。管部１１３の外部は配管２００の内部である。

【0072】

第２開口部１１１ｂは、管部１１３に設けられていると共に、管部１１３の内部から外部に測定対象を流出させる部分である。管部１１３の内部から測定対象をスムーズに流出させるために、第２開口部１１１ｂは測定対象の下流側に向けられる。第２開口部１１１ｂは、第１開口部１１１ａに対向する位置に形成されていても良い。

【0073】

第３開口部１１１ｃは、第１開口部１１１ａ及び第２開口部１１１ｂ以外の測定対象を流出入させる部分である。第３開口部１１１ｃは管部１１３に複数形成されている。

【0074】

次に、管部１１３の内部に流れる測定対象の流速を向上させるための具体的な手段及びその効果について説明する。まず、突出部１１１は、センサチップ１５０の温度検出部が測定対象の上流側に向けられた状態で配管２００に固定される。これにより、温度検出部に測定対象を直接当てやすくすることができる。

【0075】

突出部１１１は、配管２００の内壁面２０３のうち突出部１１１が突出する設置壁面２０４から当該設置壁面２０４に対向する対向壁面２０５までの長さの４／５以上の長さが設置壁面２０４から突出するように形成されている。

【0076】

配管２００が円筒の場合、設置壁面２０４から対向壁面２０５までの長さは、配管２００の内径に対応する。配管２００が楕円筒の場合、設置壁面２０４から対向壁面２０５までの長さは、例えば、突出部１１１の中心軸を基準として、中心軸と設置壁面２０４との交点から中心軸と対向壁面２０５との交点までの長さである。突出部１１１の中心軸は突出部１１１の突出方向に平行な軸である。配管２００が四角筒等の場合、設置壁面２０４から対向壁面２０５までの長さは、設置壁面２０４と対向壁面２０５との対向長さである。

【0077】

また、突出部１１１の底部１１６は、半球状になっている。そして、突出部１１１の底部１１６を接触させないために、ハウジング１１０はストッパ１１７を有している。このストッパ１１７により、圧力温度センサ１００が規定トルク以上で配管２００に取り付けられたとしても、突出部１１１の底部１１６が対向壁面２０５に接触しないようにすることができる。

【0078】

上記の構成によると、突出部１１１が配管２００の一部を塞ぐことになるので、測定対象が第１開口部１１１ａに入り込みやすくなる。言い換えると、突出部１１１の底部１１６と対向壁面２０５との隙間が狭いので、当該隙間を通過する測定対象の流速よりも、第１開口部１１１ａを介して突出部１１１の管部１１３に流入する測定対象の流速が速くなる。

【0079】

第１開口部１１１ａは、突出部１１１の突出方向に垂直な方向において、配管２００の内壁面２０３のうち突出部１１１が突出する設置壁面２０４に重なるように管部１１３に形成されている。「第１開口部１１１ａと設置壁面２０４とが重なる」とは、設置壁面２０４と第１開口部１１１ａの開口面とが交差することである。

【0080】

このような配置関係により、配管２００から第１開口部１１１ａを介して温度検出部に至るまでの経路が最短距離になるので、配管２００の流れに影響されて温度検出部の周囲の測定対象が流動しやすくなる。また、配管２００内のうち設置壁面２０４側を流れる測定対象が突出部１１１すなわち管部１１３に衝突することなく第１開口部１１１ａを介して管部１１３の内部に流れ込むので、管部１１３の内部に流れ込む測定対象の流速が遅くなってしまうことはない。したがって、第１開口部１１１ａを通過する測定対象の流速を確保することができる。

【0081】

発明者らは、図１３（ａ）～図１３（ｄ）に示されるように、突出部１１１の突出長さ及び第１開口部１１１ａの位置を変化させた４つの構造を用意し、各構造について温度検出応答遅れについて調べた。試験は、自動車のエンジンオイルを対象とした。

【0082】

図１３（ａ）は、突出部１１１の突出長さが配管２００の内径の４／５未満であり、かつ、第１開口部１１１ａの位置が設置壁面２０４から底部１１６までの間に位置する従来品を示している。図１３（ｂ）は、第１開口部１１１ａが設置壁面２０４に重なる構造を示している。図１３（ｃ）は、突出部１１１の突出長さが配管２００の内径の４／５以上であり、かつ、第１開口部１１１ａの位置が設置壁面２０４から底部１１６までの間に位置する構造を示している。図１３（ｄ）は、突出部１１１の突出長さが配管２００の内径の４／５以上であり、かつ、第１開口部１１１ａが設置壁面２０４に重なる構造を示している。

【0083】

まず、発明者らは、図１３（ａ）に示された従来品の温度検出応答遅れを調べた。その結果を図１４に示す。図１４に示されるように、エンジンの始動後、エンジン回転数は一定値になる。配管２００内のエンジンオイルの温度は上昇していくが、センサチップ１５０の温度検出部で検出される温度は上昇しにくくなっている。すなわち、測定対象の実際の温度と測定温度とに乖離が生じている。これは、管部１１３の内部の測定対象が滞留しているからである。よって、温度検出応答遅れが発生している。

【0084】

続いて、発明者らは、図１３に示された各構造においてセンサチップ１５０を基準として上流側の流速と下流側の流速とを調べた。その結果を図１５に示す。配管２００を流れるエンジンオイルの粘度を９．０Ｐａ・ｓ、流速を０．５ｍ／ｓとした。図１５において、マイナスの距離はセンサチップ１５０の上流側に対応し、プラスの距離はセンサチップ１５０の下流側に対応する。

【0085】

図１５に示されるように、図１３（ａ）の従来品におけるセンサチップ１５０の上流側及び下流側の流速は、４つの構造の中で最も小さい値であった。これに対し、図１３（ｂ）～（ｄ）に示された構造では、管部１１３の内部の測定対象の流速が向上した。

【0086】

具体的には、図１３（ｂ）の第１開口部１１１ａを移動させた構造では、センサチップ１５０の上流側の流速は、従来品に対して１．４倍になった。また、図１３（ｃ）の突出部１１１の突出長さを長くした構造では、センサチップ１５０の上流側の流速は、従来品に対して１８倍になった。さらに、図１３（ｄ）の第１開口部１１１ａを移動させて突出部１１１の突出長さを長くした構造では、センサチップ１５０の上流側の流速は、従来品に対して２６倍になった。

【0087】

このように、第１開口部１１１ａを移動させた構造や、突出部１１１の突出長さを長くした構造では、それぞれセンサチップ１５０の上流側の流速が向上したが、これらを組み合わせることで流速がさらに向上する結果になった。

【0088】

通常、突出部１１１が配管２００に突き出ただけの状態では、突出部１１１が流路抵抗になるので、エンジンオイルは流路抵抗の少ない突出部１１１の底部１１６側や突出部１１１の側面を速い流速で通過する。しかし、突出部１１１の底部１１６を対向壁面２０５に近づけることで、突出部１１１の底部１１６側の流路抵抗が増加し、突出部１１１の底部１１６側よりも突出部１１１の側面や第１開口部１１１ａでの流速が速まる。これに伴い、温度検出部周辺の流速もつられて速くなった。

【0089】

発明者らは、図１３（ｄ）の構造において、温度検出部周囲の流速の最大値と、センサ出力と配管２００内の測定対象の温度との最大温度差と、の関係を調べた。その結果を図５に示す。図１６に示されるように、温度検出部周囲の流速の最大値が大きくなると、センサ出力と配管２００内の測定対象の温度との最大温度差が小さくなるという結果になった。この結果からも、配管２００内の測定対象の流速が向上したことで、温度検出応答遅れが改善されていると言える。

【0090】

以上説明したように、第１開口部１１１ａを設置壁面２０４側に移動させた構造や、突出部１１１の突出長さを長くした構造とすることで、管部１１３の内部の測定対象の流速を向上させることができる。つまり、第１開口部１１１ａ及び突出部１１１が流速向上部として機能する。その結果、配管２００に流れる測定対象の温度と管部１１３の内部の測定対象の温度との乖離を小さくすることができ、ひいては測定対象の温度検出応答遅れを改善することができる。

【0091】

また、管部１１３の内部の測定対象の流速が向上することで、センサチップ１５０を配管２００の内部に位置させずに済む。これにより、センサチップ１５０の圧力検出部や温度検出部が測定対象の動圧を受けないようにすることができる。

【0092】

上述のように、第１開口部１１１ａを設置壁面２０４側に移動させた構造のみ、あるいは、突出部１１１の突出長さを長くした構造のみ、としても、管部１１３の内部の測定対象の流速が向上している。したがって、変形例として、第１開口部１１１ａの移動や、突出部１１１の突出長さの延長をそれぞれ単独で構成しても良い。

【0093】

別の変形例として、第２開口部１１１ｂは、第１開口部１１１ａに対向する位置に形成されていても良い。これにより、管部１１３の内部の測定対象の流れをスムーズにすることができる。

【0094】

別の変形例として、突出部１１１の先端形状は半球状に限られず、例えば平面になっていても良い。

【0095】

（第６実施形態）
本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について説明する。図１７に示されるように、モールド樹脂部１４０は、突出部１１１の底部１１６側の先端部１４５が突出部１１１の突出方向に垂直な垂直方向において第１開口部１１１ａに重なっている。モールド樹脂部１４０の先端部１４５は、センサチップ１５０よりも底部１１６側の部分である。

【0096】

図１７及び図１８に示されるように、本実施形態では、突出部１１１の中心軸に垂直な方向すなわち測定対象の流れ方向に、第１開口部１１１ａの開口部分の一部がモールド樹脂部１４０の先端部１４５に重なっている。これにより、第１開口部１１１ａを介して管部１１３の内部に流入する測定対象は、モールド樹脂部１４０の先端部１４５に当たると共にセンサチップ１５０側に流れを変える。センサチップ１５０側に流れた測定対象はモールド樹脂部１４０の周囲を流れて下流側に移動し、管部１１３の内部を底部１１６側に流れ、第２開口部１１１ｂから配管２００に流出する。

【0097】

このように、センサチップ１５０を保持するモールド樹脂部１４０の先端部１４５が突出部１１１の底部１１６まで延長されているので、第１開口部１１１ａを介して管部１１３の内部に流入する測定対象の流れを強制的にセンサチップ１５０側の流れに変更させることができる。すなわち、測定対象の流れが垂直に変化する。つまり、モールド樹脂部１４０が流速向上部として機能する。したがって、第５実施形態と同様の効果が得られる。

【0098】

変形例として、突出部１１１の中心軸に垂直な方向において、第１開口部１１１ａの開口部分の全体がモールド樹脂部１４０の先端部１４５に重なっていても良い。また、本実施形態においても、ストッパ１１７を用いても良い。

【0099】

（第７実施形態）
本実施形態では、第５、第６実施形態と異なる部分について説明する。図１９に示されるように、センサボディ１２０は、板部１２６を有する。板部１２６は、モールド樹脂部１４０よりも第２開口部１１１ｂ側に位置する柱状に形成されている。つまり、板部１２６はモールド樹脂部１４０よりも測定対象の流れの下流側に位置する。

【0100】

また、板部１２６は、モールド樹脂部１４０の先端部１４５よりも底部１１６側に突出している。さらに、板部１２６の先端部分は、突出部１１１の突出方向に垂直な方向において第１開口部１１１ａに重なっている。言い換えると、突出部１１１の中心軸に垂直な方向すなわち測定対象の流れ方向に、第１開口部１１１ａの開口部分の一部が板部１２６の先端部分に重なっている。

【0101】

以上の構成により、第２実施形態と同様に、管部１１３の内部の測定対象の流れを強制的に変更することができる。つまり、板部１２６が流速向上部として機能する。したがって、第５実施形態と同様の効果が得られる。

【0102】

変形例として、第１開口部１１１ａの開口部分の一部ではなく、第１開口部１１１ａの開口部分の全体が、突出部１１１の中心軸に垂直な方向において板部１２６に重なっていても良い。

【0103】

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された圧力温度センサ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、複数のゲージ抵抗１５２が圧力と温度の両方を検出するように構成されているが、圧力を検出する素子と温度を検出する素子とは別々に構成されていても良い。つまり、圧力検出部と温度検出部とがセンサチップ１５０に別々に設けられていても良い。

【0104】

回路チップ１６０とセンサチップ１５０との電気接続部品はリードフレーム１４３に限られない。例えば、回路チップ１６０及びセンサチップ１５０はプリント基板に実装されていても構わない。

【符号の説明】

【0105】

１００ 圧力温度センサ、１１０ ハウジング（保持部）、１１３ 管部、１２０ センサボディ（保持部）、１３０ ポッティング部（保持部）、１４０ モールド樹脂部、１５０ センサチップ、１５１ ダイヤフラム、１５２ ゲージ抵抗（圧力検出部、温度検出部）、１７０ 流路部、１７１ 板部、１７２ 孔部、１７４ 板面、１７７ 第１流路、１８０ 第２流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】