JP2000292294A - 密閉容器の内部圧力検出用センサ - Google Patents

密閉容器の内部圧力検出用センサ

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JP2000292294A
JP2000292294A JP11097567A JP9756799A JP2000292294A JP 2000292294 A JP2000292294 A JP 2000292294A JP 11097567 A JP11097567 A JP 11097567A JP 9756799 A JP9756799 A JP 9756799A JP 2000292294 A JP2000292294 A JP 2000292294A
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strain
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Tetsuo Yoshida
哲男 吉田
Iwao Abe
岩男 阿部
Naoki Wakao
直樹 若生
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の歪センサの欠点を除去し、構造が簡単
で、歪の大きさをインダクタンスの変化に変換し、容易
に周波数の変化に変換することが可能な歪センサを提供
すること。 【解決手段】 上底部及び下底部を有する筒状の密閉容
器の内部圧力変化を前記上底部あるいは前記下底部を構
成する上底板あるいは下底板に形成した歪センサにより
検出する方式の密閉容器の内部圧力検出センサにおい
て、前記歪みセンサ1は、円板あるいは正方形を含む多
角形の非磁性体板2のほぼ中央部に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒状の密閉容器の
内部圧力を電気的に検出するための歪センサに関し、特
に、密閉容器の内部圧力の上昇により生ずる上底板ある
いは下底板の変形を、上底板あるいは下底板に形成した
インダクタのインダクタンスの変化により検出する方式
の歪センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の板の変形を検出する手段
として、歪により抵抗値が変化するいわゆる歪ゲージが
良く知られている。
【0003】図4(a)は従来技術による密閉容器の内
部圧力検出用センサの構造例を示す斜視図である。ま
た、図4(b)は、(a)の歪みセンサの斜視図であ
る。図4(a)を参照すると、内部圧力検出用センサ
は、円筒状容器31の上底板31bの中央部に、歪セン
サ33を接着した構造を備えている。
【0004】図4(b)に示すように、歪センサ33
は、Fe−Ni系合金の薄膜パターンで構成されるいわ
ゆる歪ゲージが用いられている場合である。
【0005】図4(a)及び(b)により、歪センサ
(以下、歪みゲージと呼ぶ)33による密閉容器31の
内部圧力検出の原理を説明する。
【0006】密閉容器31の内部圧力が通常状態から増
加すると、容器の側面31a及び上底部31bと下底部
31cが膨らむように変形する。
【0007】一方、密閉容器31の内部圧力が通常状態
から減少すると、容器の側面31a及び上底部31bと
下底部31cが凹むに変形する。
【0008】ここで、図4において、歪ゲージ33を接
着した上底板31bの板厚を側面31a及び下底板31
cに比べて安全な範囲で少し薄くすると、内部圧力の変
化は上底板31bの変形に集中させることが出きる。
【0009】ここで、歪ゲージ33は、図4(b)に、
矢印で示した方向の歪が加わった場合に、薄膜パターン
で形成されている導体の抵抗値が変化するセンサであ
り、密閉容器31の内部圧力が変化した場合に、まず上
底板31bが変形し、これに接着されている歪ゲージ3
3も同じように変形し、その結果、歪ゲージの端子3
4,35間の電気抵抗が変化し、密閉容器31の内部圧
力を検出することが出きる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
よる内部圧力検出用センサにおいて、歪ゲージ33は、
ポリイミドなどの薄い基板36の上に、歪により抵抗値
が変化する金属薄膜32を蒸着などの手段により形成さ
れている。実際に歪の検出を行う場合には、このポリイ
ミドなどの薄い基板36を、歪を検出しようとする板に
接着剤を用いて接着する必要があり、接着位置や接着層
のバラツキの為に特性が変化すると言う欠点があった。
【0011】また、このような板の変形を検出する別の
手段として、変形を検出する方の板の材質を金属とし、
この金属板と対向する別の金属板を配置して、検出用の
板の変形にともなう対向する間隔の変化を二つの電極間
の静電容量の変化として検出する方法がある。
【0012】しかし、この方法では、別に配置した金属
板と検出用の金属板の位置関係を精度良く保つ必要があ
り、構造的に複雑になると言う欠点があった。
【0013】そこで、本発明の技術的課題は、従来の歪
センサの欠点を除去し、構造が簡単で、歪の大きさをイ
ンダクタンスの変化に変換し、容易に周波数の変化に変
換することが可能な歪センサを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上底部
及び下底部を有する筒状の密閉容器の内部圧力変化を前
記上底部あるいは下底部を構成する上底板あるいは下底
板に形成した歪センサにより検出する方式の密閉容器の
内部圧力検出センサにおいて、前記歪みセンサは、円板
あるいは正方形を含む多角形の非磁性体板のほぼ中央部
に形成されていることを特徴とする密閉容器の内部圧力
検出用センサが得られる。
【0015】また、本発明によれば、前記密閉容器の内
部圧力検出用センサにおいて、前記歪センサは、前記非
磁性体板の中央部に絶縁層を介して少なくとも一個の磁
歪を有する磁性薄膜からなるコイルを形成して構成され
ていることを特徴とする密閉容器の内部圧力検出用セン
サが得られる。
【0016】また、本発明によれば、前記いずれかの密
閉容器の内部圧力検出用センサにおいて、前記コイル
は、前記非磁性体板のほぼ中央部に形成され、その形状
がラセン状であることを特徴とする密閉容器の内部圧力
検出用センサが得られる。
【0017】さらに、本発明によれば、前記いずれかの
密閉容器の内部圧力検出用センサにおいて、前記コイル
は、前記非磁性板のほぼ中央部に形成され、その形状が
ミアンダーライン状コイルを円形に形成されていること
を特徴とする密閉容器の内部圧力検出用センサが得られ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0019】図1(a)は、本発明の実施の形態による
密閉容器の内部圧力検出用センサにおいて基本部分を成
す歪検出用コイルの構造を示す平面図、図1(b)は
(a)の断面図(b)である。図1(a),(b)にお
いて、歪ゲージ1は、非磁性材料から成る基板2の主面
に絶縁層4介して磁歪を有する金属磁性薄膜によりミア
ンダーライン状のコイル5を形成し、コイル5の両端部
を引き出し、外部接続用の端子6,7を形成して構成さ
れている。ただし、コイル5の形状はミアンダーライン
状に限定されるものではなく、ラセン状のコイル5も含
まれる。
【0020】図1(a),(b)において、基板2に外
力が作用し基板2が変形した場合、磁歪を有する金属磁
性薄膜の透磁率が変化し、ミアンダーライン状コイル5
のインダクタンスが発生した歪の大きさに対応して変化
する。その結果、インダクタンスの変化から発生した歪
の大きさを検出できる。歪ゲージ1をLC発振回路のL
素子として組込むことにより、歪の大きさを容易に発振
周波数の変化に変換することができる。
【0021】図1(a),(b)のミアンダーライン状
コイル5が形成された基板2を、線状導体8の長さ方向
と直角な方向に屈曲させた場合と、これと平行な方向に
屈曲させた場合のインダクタンスの変化は、磁歪を有す
る磁性薄膜の異方性を含む材料特性により異なるが、コ
イル5の形状を図1(a),(b)に示したような構造
にした場合には、一つの軸方向の変形に対しては感度の
良い歪センサとして作用するが、それと直交する軸方向
の変形に対しては感度が格段に悪くなる。
【0022】以下に述べるような密閉容器の上底板の場
合、周辺が固定された状態で変形する板材の変形歪を検
出するためには、その歪分布に合わせたコイル形状とす
る必要がある。
【0023】例えば、図4(a)に示した密閉容器31
において、断面形状が正方形や円形の場合、上底板31
bは、その中央部の歪が最大値を示し、その向きは放射
状でその大きさはほぼ同心円状の等高線で表される歪分
布を示す。
【0024】従って、このような歪分布をする変形をイ
ンダクタンスの変化として効率良く検出するためには、
この歪分布と用いた磁歪材料の異方性が、歪の向きと平
行な方向の透磁率の変化が大きいか、歪の向きと直角な
方向の透磁率の変化が大きいかによって、コイルの導体
の方向とと歪の方向を合わせる必要がある。つまり、コ
イル自身を磁歪を有する金属磁性薄膜を用いて作る場合
は、歪の向きと平行な方向の透磁率の変化が大きい場合
すなわち透磁率の変化が上底板31bの中心に対して放
射状である場合は、図1(a),(b)に示したミアン
ダーライン状のコイル5を丸めて円形状にしたコイルが
適しており、歪の向きと直角な方向の透磁率の変化が大
きい場合すなわち、透磁率の変化が上底板31bの中心
に対して同心円状である場合は、同心円状のコイルが適
している。
【0025】図2(a)は、以上の考えに従って発明さ
れた本発明の第2の実施の形態による同心円状のコイル
を用いた密閉容器の内部圧力検出用センサの構造を示す
平面図,(b)は(a)の断面図である。
【0026】図2(a)において、歪みゲージ10は、
非磁性金属円板2’の表面に絶縁層4’を介してその中
心が前記非磁性金属円板2’の中心にほぼ一致する、磁
歪を有する金属薄膜のラセン状のコイル9が形成されて
いる。ラセン状コイル9の内側の端子11は、ラセン状
コイル9の上に形成された絶縁層4’の上を通って、線
状導体8として外側に引出されて外部接続端子12,1
3に接続されている。
【0027】図2(a),(b)の非磁性金属円板2’
を密閉容器の上底板31b(図4(a)参照)として用
いることにより、密閉容器内部の圧力の変化により生ず
る上底板31bの変形をラセン状コイル9のインダクタ
ンスの変化として効率良く検出することができる。
【0028】図3(a)は、以上の考えに従って発明さ
れた本発明の第3の実施の形態による歪検出用センサの
構造を示す平面図、図3(b)は(a)の断面図であ
る。
【0029】図3(a),(b)において、歪みゲージ
20は、非磁性金属円板2’’の表面に絶縁層4’’を
介して、磁歪を有する磁性薄膜を形成したコイルを備え
ている。このコイルは、図1(a),(b)に示したミ
アンダライン状コイルを丸めて前記非磁性金属円板
2’’の中心に合わせて円形に配置された歪検出用ミア
ンダライン状コイル14からなる。
【0030】図3(a),(b)の非磁性金属円板2を
密閉容器の上底板31b(図4参照)として用いること
により、密閉容器31内部の圧力の変化により生ずる上
底板31bの変形を歪検出用ミアンダライン状コイル1
4のインダクタンスの変化として効率良く検出すること
ができる。
【0031】
【発明の効果】以上に示したように、本発明によれば、
構造が簡単で、LC発振回路回路を構成するこによっ
て、歪の大きさをインダクタンスの変化に変換し、容易
に周波数の変化に変換することが可能な密閉容器の内部
圧力検出用センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施の形態による密閉
容器の内部圧力検出用センサにおいて基本部分を成す歪
検出用コイルの構造を示す平面図である。(b)は
(a)の断面図である。
【図2】(a)は本発明の第2の実施の形態による密閉
容器の内部圧力検出用センサの構造を示す平面図であ
る。(b)は(a)の断面図である。
【図3】(a)は本発明の第2の実施の形態による密閉
容器の内部圧力検出用センサの構造を示す平面図であ
る。(b)は(a)の断面図である。
【図4】(a)従来技術による密閉容器の内部圧力検出
用センサとして歪センサを用いた場合の動作説明に供せ
られる斜視図である。(b)は(a)の歪みセンサの斜
視図である。
【符号の説明】
1,10,20,33 歪ゲージ 2, 2’,2’’ 基板 4,4’,4’’ 絶縁層 5 ミアンダーライン状コイル 6,7 端子 8 線状導体 9 ラセン状コイル 11 ラセン状コイル9の内側の端子 12,13 外部接続用の端子 14 歪検出用ミアンダライン状コイル 31 密閉容器 32 上底板 34,35 端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若生 直樹 宮城県仙台市太白区郡山六丁目7番1号 株式会社トーキン内 Fターム(参考) 2F055 AA11 BB19 CC14 DD19 EE11 EE21 FF43 GG11

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上底部及び下底部を有する筒状の密閉容器
    の内部圧力変化を前記上底部あるいは下底部を構成する
    上底板あるいは下底板に形成した歪センサにより検出す
    る方式の密閉容器の内部圧力検出センサにおいて、前記
    歪みセンサは、円板あるいは正方形を含む多角形の非磁
    性体板のほぼ中央部に形成されていることを特徴とする
    密閉容器の内部圧力検出用センサ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の密閉容器の内部圧力検出
    用センサにおいて、前記歪センサは、前記非磁性体板の
    中央部に絶縁層を介して少なくとも一個の磁歪を有する
    磁性薄膜からなるコイルを形成して構成されていること
    を特徴とする密閉容器の内部圧力検出用センサ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の密閉容器の内部圧
    力検出用センサにおいて、前記コイルは、前記非磁性体
    板のほぼ中央部に形成され、その形状がラセン状である
    ことを特徴とする密閉容器の内部圧力検出用センサ。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載の密閉容器の内部圧
    力検出用センサにおいて、前記コイルは、前記非磁性板
    のほぼ中央部に形成され、その形状がミアンダーライン
    状コイルを円形に形成されていることを特徴とする密閉
    容器の内部圧力検出用センサ。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6960911B2 (en) 2002-01-29 2005-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Strain sensor
JP2008523385A (ja) * 2004-12-08 2008-07-03 エムディーティー カンパニー リミテッド 磁歪効果を利用した可変インダクター型のmems圧力センサー
JP2009047580A (ja) * 2007-08-21 2009-03-05 Dainippon Printing Co Ltd 圧力センサ
EP2053372A3 (en) * 2007-10-24 2010-08-04 Delphi Technologies, Inc. Means and method of sensing pressure using magnetostrictive electrical conductors
JP7479927B2 (ja) 2020-05-19 2024-05-09 公益財団法人電磁材料研究所 振動センサ

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Effective date: 20060606