JP2005227001A - 圧力センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 圧電センサ22を内蔵した外部筐体10と、該外部筐体10内に配置され、圧電センサ22に被測定体からの圧力を伝達する、前記圧電センサ22を含む内部構造体22、24、26、28、32とを備えた圧力センサにおいて、被測定体の温度変化にともなって変動する、前記外部筐体10と前記内部構造体との熱膨張量をマッチングさせたことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
しかしながら、実際に圧力センサをエンジン等に取り付けて被測定体の圧力を測定すると、圧力センサが加熱されて高温になった場合に、圧力センサからの出力信号の0点位置が基準位置から変動してしまうという問題が生じた。
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、エンジン内の圧力を検知する場合のように、使用時に圧力センサが高温に加熱されるような条件となる場合であっても、圧力センサからの出力信号の0点位置が変動することを抑え、これによって安定した信頼性の高い圧力検知を可能にする圧力センサを提供するにある。
すなわち、圧電センサを内蔵した外部筐体と、該外部筐体内に配置され、圧電センサに被測定体からの圧力を伝達する、前記圧電センサを含む内部構造体とを備えた圧力センサにおいて、被測定体の温度変化にともなって変動する、前記外部筐体と前記内部構造体との熱膨張量をマッチングさせたことを特徴とする。
また、前記外部筐体の前端部にダイアフラムが封着され、前記ダイアフラムが受ける圧力が内部構造体を介して圧電センサに伝達されるように設けられていることを特徴とする。
図1は、本発明に係る圧力センサの一実施形態の構成を示す断面図である。図は、圧電素子が内蔵されている圧力センサのヘッド部15の構成を拡大して示す。ヘッド部15の構成は前述した図2に示す圧力センサにおける構成と同様であり、圧電センサ22を挟んで前部電極24と後部電極26とが配置され、絶縁リング28、後部電極26を介して第1のインナーボディ32によって圧電センサ22に所定の予圧が加えられている。
したがって、実際にエンジン内の圧力を検知するといった場合は、ダイアフラム20およびヘッド部15はもちろんのこと、ヘッド部15に内蔵されている圧電センサ22、後部電極26、絶縁リング28、第1のインナーボディ32等は加熱されて高温になる。
すなわち、圧力センサを組み立てた室温時と、圧力センサが高温に加熱された時とでは、外部筐体と内部構造体の熱膨張量が異なり、この熱膨張量の差によって圧電センサ22に作用する圧力(予圧力)が変動し、圧力センサの出力信号の0点位置が変動する結果になることがわかった。
すなわち、図1に示す範囲Lについて、本体10の熱膨張量と、ヘッド部15に内蔵されている内部構造体の熱膨張量とを比較することによって、温度とともに外部筐体と内部構造体の熱膨張量がどのように変化するかを計算して求めることができる。
図4は、外部筐体の熱膨張係数と内部構造体の熱膨張係数が相違していると、温度とともに熱膨張量の差が徐々に大きくあらわれるようになることを示している。
図3に示したグラフは、後部電極26と第1のインナーボディ32として上記の材料を使用した場合には、外部筐体と内部構造体との熱膨張量がマッチングし、温度が上昇しても熱膨張量の差が生じないことを示している。
図5、6を比較してわかるように、本実施形態の圧力センサによれば、0点位置の変動量を小さく抑えることによって、被測定体の圧力値を正確に測定することが可能になり、安定した信頼性の高い圧力センサとして使用することが可能となる。
15 ヘッド部
20 ダイアフラム
22 圧電センサ
24 前部電極
26 後部電極
28 絶縁リング
30 絶縁スリーブ
32 第1のインナーボディ
34 第2のインナーボディ
36 レーザ溶接部
40 リードピン
Claims (3)
- 圧電センサを内蔵した外部筐体と、該外部筐体内に配置され、圧電センサに被測定体からの圧力を伝達する、前記圧電センサを含む内部構造体とを備えた圧力センサにおいて、
被測定体の温度変化にともなって変動する、前記外部筐体と前記内部構造体との熱膨張量をマッチングさせたことを特徴とする圧力センサ。 - 内部構造体が、圧電センサを挟んで配置された前部電極と後部電極とを備え、
後部電極に圧電センサに生じた電荷信号を取り出すリードピンが設けられていることを特徴とする請求項1記載の圧力センサ。 - 外部筐体の前端部にダイアフラムが封着され、
前記ダイアフラムが受ける圧力が内部構造体を介して圧電センサに伝達されるように設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の圧力センサ。
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