JPH01147331A

JPH01147331A - 圧力検出器

Info

Publication number: JPH01147331A
Application number: JP62306100A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Yajima; 矢島　泰人; Shunzo Mase; 俊三間瀬
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1987-12-03
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1989-06-09
Also published as: DE3840703C2; US4903000A; DE3840703A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明はセラミックス類の圧力検出器に係り、特にセラ
ミックス類のダイヤフラムの圧力に対応する変形に基づ
いて出力される、抵抗体の抵抗値の変化によって圧力を
検出するようにした圧力検出器に関するものである。

（従来技術とその問題点）従来から、ダイヤフラム等の変形可能な基板上にブリッ
ジ回路を構成する抵抗体を一体的に形成し、圧力により
ダイヤフラムを撓ませることによって、かかる抵抗体を
歪ませ、その際のブリッジ不均衡が圧力と相関すること
を利用して、かかる作用圧力を電気的な信号として取り
出すことによって測定するようにした圧力センサ（圧力
検出器）が知られているが、近年、その一種として、例
えば、ＳＡＥレポート８２０３１９．８６０４７４等に
示されているように、そのダイヤフラムがセラミックス
材料にて形成されてなる圧力検出器が、幾つか提案され
ている。

そして、このようなセラミックス製ダイヤフラムを備え
た圧力検出器にあっては、一般に、第５図に示されてい
るように、一方の側の面上に抵抗体１０が一体的に形成
された薄膜乃至は薄板状のダイヤフラム１２が、その外
周縁部においてセラミックス製支持体１４にて固定的に
支持されると共に、該支持体１４とともに筒状の金属製
ノ＼ウジング１６の内孔内に収容されて、かかるダイヤ
フラム１２における前記抵抗体１０が形成されていない
側の面が、金属製ハウジング１６の開口部１８を通じて
外部空間に直接に露呈されてなる構造とされており、か
かる金属製ハウシング１６の開口部１８を通じて、ダイ
ヤフラム１２に対して外部空間の圧力が作用せしめられ
るようになっている。

ところで、かかる構造の圧力検出器は、特に、高温に晒
される空間内の圧力の測定に際して、好適に用いられる
こととなるが、そのダイヤフラム１２に作用せしめられ
る圧力を、抵抗体１０を介して電気的な信号として取り
出すものであるところから、その検出値が被測定空間内
における電磁波の影響を受は易く、電磁波によって測定
精度の低下が惹起せしめられるといった問題を内在して
いたのである。

そして、そのために、例えば、かかる圧力検出器を、内
燃機関におけるシリンダ内圧力（燃焼圧）の測定に用い
た場合には、スパークプラグによる発火時の電磁波（ノ
イズ）によって、検出値に圧力誤差が惹起され、充分な
測定精度が得られ難かったのである。

（解決手段）ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その特徴とするところは、金属
製のハウジング内に収容されて、該ハウジングの開口部
を通じて一方の側の面に外部空間の圧力が作用せしめら
れる状態で配された、該外部空間からの作用圧力に応じ
て変形し得るセラミックス製ダイヤフラムと、該ダイヤ
フラムに一体的に形成された抵抗体とを有し、該抵抗体
の抵抗値の変化として前記作用圧力を検知する圧力検出
器であって、前記ハウジングの開口部内において、前記
抵抗体よりも外部空間側に位置して、該抵抗体を外部空
間から電磁遮蔽せしめるシールド部材を設けたことにあ
る。

（発明の効果）従って、このような本発明に従う構造とされた圧力検出
器にあっては、抵抗体の周囲が、ハウジング及びシール
ド部材によって、圧力測定空間たる外部空間に対して、
電磁遮蔽されているところから、かかる外部空間に存在
する電磁波による検出信号に対する影響が有効に低減乃
至は防止され得るのであり、以てそのような電磁波によ
る影響を回避しつつ、外部空間の圧力の測定が優れた精
度をもって有利に為され得ることとなるのである。

そして、それ故、例えば、内燃機関のシリンダ内の圧力
測定に際して、かかる圧力検出器を用いることによって
、該シリンダ内に生ずるスパークプラグによる電磁波に
起因する測定誤差が有利に除去され得、シリンダ内の正
確な圧力測定が可能となるのである。

（実施例）以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の実施例について、図面を参照しつつ、詳細に説明す
ることとする。

先ず、第１図には、本発明に従う構造とされた圧力検出
器の一具体例が示されている。かかる図において、２０
は、作用圧力に応じて変形し得るセラミックス製ダイヤ
フラムであって、円形の平面形態を呈する平板状乃至は
平膜状をもって形成されている。また、該ダイヤフラム
２０は、その　　　　。

一方の面の周縁部において、円筒形状のセラミ・ノクス
製支持体２２の端面に一体的に取り付けられて、位置固
定に支持せしめられている。

なお、これらのダイヤフラム２０及び支持体２２は、従
来からセラミックス製圧力検出器の製造に用いられてい
る公知のセラミックス材料、例えばアルミナ、ジルコニ
ア、ムライト、窒化ケイ素等のセラミックス材料を用い
て、公知の成形手法に従って、成形され、焼成されるこ
とにより形成されることとなる。また、それらのダイヤ
フラム２０及び支持体２２は、別体にて成形、焼成した
後、ガラス等によって固定、一体化することも可能であ
るが、特に、本願出願人が特願昭６２−１２９３６０号
において明らかにした如く、それらを一体向に成形、焼
成することにより、一体焼成体として形成することが、
耐熱性、耐圧性及び検出精度上において望ましい。

また、かかるダイヤフラム２０には、前記支持体２２が
位置する側の面上において、その焼成前、或いは焼成後
に、所定の抵抗材料及び導体が印刷されること等によっ
て、ホイートストーンブリッジ等の適当なブリッジ回路
を構成する複数の抵抗体２４及びそれらの抵抗体２４を
導通ずる導体路（図示せず）が形成されている。

なお、かかる抵抗体２４は、ダイヤフラム２０の変形に
基づいて、その抵抗値が減少乃至は増加せしめられるも
のであって、良く知られているように、該ダイヤフラム
２０の撓みが、導体路を通じて取り出される所定の出力
によって検出され得ることとなる。また、かかる抵抗体
及び４体路の形成材料としては、公知のものが、何れも
採用され得るものであるが、特に、抵抗体の形成材料と
しては、本願出願人が特願昭６２−１３０８７８号にお
いて明らかにした如く、特定の耐高温特性の良好な基本
導体成分と、所定のガラス若しくはセラミックスからな
る誘電性物質とから実質的に構成されてなるものを用い
ることが、高熱下における耐久性において望ましい。

更にまた、かかるダイヤフラム２０には、上記抵抗体２
４が形成される側とは反対側の面上において、その略全
面を覆うように、薄膜状のシールド層２６が、一体向に
形成されている。

かかるシールド層２６は、導電性材料、例えばＰｔ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｗ等を主成分とする材料を用い
て、未焼成のダイヤフラム２０を形成するグリーンシー
ト上に対して、かかる導電性材料にガラス乃至はセラミ
ックスを混合した導電性物質をスクリーン印刷すること
により、或いは焼成後のダイヤフラム２０上に対して、
かかる導電性材料をメツキ法や溶射法にて付着すること
等によって、薄膜状に形成されることとなる。なお、こ
こにおいて、かかるシールドＮ２６は、充分な圧力検出
感度を確保するべく、ダイヤフラム２０の可撓性を阻害
しない程度の膜厚、例えば１０μｍ程度をもって形成さ
れることとなる。

そして、このように抵抗体２４及びシールド層２６が一
体的に形成されてなるダイヤフラム２０及び支持体２２
は、筒状の金属ハウジング２８の内孔３０内に収容され
ている。即ち、かかる金属ハウジング２８は、円筒形状
をもって形成されており、その一方の開口端において、
そのシールド層２６が形成された側の面が外部に露呈さ
れる状態で、前記ダイヤフラム２０が、内部に位置固定
に収容、配置されている。

また、かかる金属ハウジング２８の端部開口部には、内
方に屈曲されて内フランジ部３２が形成されていると共
に、該内フランジ部３２の軸方向内側に位置して円環形
状の座金３４が配されており、そして咳座金３４に対し
て、前記ダイヤフラム２０におけるシールド層２６が当
接せしめられていることにより、かかるシールド層２６
が、該座金３４を通じて、金属ハウジング２８に対して
電気的に接続せしめられている。

ところで、このような構造とされた圧力検出器にあって
は、例えば、その金属ハウジング２８が内燃機関のシリ
ンダ内に開口し、該ハウジング２８内に配されたダイヤ
フラム２０のシールド層２６が形成された側の面に対し
て、その開口（圧力導入孔）３６を通じてシリンダ内圧
力が及ぼされる状態下に配設されて、該シリンダ内の圧
力の測定に供せしめられることとなる。そして、良く知
られているように、シリンダ内の圧力が、ダイヤフラム
２０の変形に基づく、前記抵抗体２４にて構成されたブ
リッジ回路の出力変化として検出せしめられることとな
るのである。なお、かかる圧力検出器の配設に際しては
、通常、金属ハウジング２８が内燃機関のシリンダ等に
対して電気的に接続せしめられて、接地（アース）せし
められることとなる。

ここにおいて、かかる圧力検出器にあっては、ダイヤフ
ラム２０の変形量を検出し、電気信号として出力せしめ
る抵抗体２４が、金属ハウジング２８及びシールド層２
６によって囲まれ、外部空間に対して遮蔽されているこ
とによって、外部空間内の電磁界の影響が効果的に軽減
乃至は防止されているのである。

そして、それによってシリンダ内に生ずるスパークプラ
グにおける発火時の電磁波（ノイズ）による、抵抗体２
４の検出信号に対する影響の解消が有利に図られ得るの
であり、以て圧力測定の精度の向上が極めて効果的に達
成され得ることとなるのである。

因みに、かかる本実施例に従う構造とされた圧力検出器
を用いて、４気筒型のガソリン内燃機関のシリンダ内圧
力を測定したところ、スパークプラグによって生ずる電
磁波の影響が略完全に回避され得、その測定値が、実際
の圧力と高精度に一致することを確認できた。なお、か
かる測定データを、第２図（ａ）に示すと共に、比較例
として、シールドＮ２６を備えない、従来構造の圧力検
出器による測定データを、第２図（ｂ）に示すこととす
る。これらの第２図（ａ）及び（ｂ）からも、従来構造
の圧力検出器における、スパークプラグの発火によって
生ずる電磁波による測定誤差の存在、特に他気筒におけ
るスパークノイズの影響をも受けることが明らかである
。

次に、第３図及び第４図には、それぞれ、本発明に従う
構造とされた圧力検出器の、別の実施例が示されている
。なお、これらの圧力検出器にあっては、上記第一の実
施例における圧力検出器と同様な構造とされた部材につ
いては、それぞれ、同一の符号を付することにより、そ
の詳細な説明は省略することとする。

先ず、第３図に示されている圧力検出器にあっては、ダ
イヤフラム２０の一方の面上に形成されたシールド層２
６上において、更に該シールド層２６を保護するための
保護層３８が、その全面に亘って一体的に形成されてい
る。

ここにおいて、かかる保護層３８は、薄膜状をもって形
成されており、例えば、前記手法に従い、未焼成のダイ
ヤフラム２０を形成するグリーンシートに対して、シー
ルド層２６を形成する導電性物質をスクリーン印刷せし
めた上に、更にアルミナやベリリヤ等の所定の耐熱性材
料をスクリーン印刷や積層成形せしめること等によって
形成されることとなる。なお、保護層３８にあっても、
充分な圧力検出感度を確保するべく、ダイヤフラム２０
の可撓性を阻害しない程度の膜厚、例えば１０μｍ程度
をもって形成されることとなる。

また、図示はされていないが、シールド層２６は、スル
ーホールメツキ法などの手法によって、抵抗体２４を含
む電気回路におけるアース側のリード線に対して電気的
に接続されて設置されることとなる。

すなわち、かかる本実施例における圧力検出器にあって
は、前記第一の実施例と同様な効果を有効に奏し得るこ
とに加えて、保護層３８によって、シールド層２６に対
するシリンダ内に発生する燃焼火炎の直接的な接触が回
避され得るのであり、それによって装置の耐久性が有利
に向上せしめられ得ることとなるのである。

また、第４図に示されている圧力検出器にあっては、前
記第一の実施例に対して、シールド部材の別の形態を示
すものである。具体的には、本実施例においては、ダイ
ヤフラム２０とは別体にて形成されたシールド板４０が
、その周縁部を、金属ハウジング２８の内フランジ部３
２と座金３４との間で挟持されることによって、圧力導
入孔３６を覆蓋するように配置せしめられている。

ここにおいて、かかるシールド板４０は、前述の如き所
定の導電性材料にて、メツシュ形状乃至は多数の通孔を
備えた板形状をもって形成されており、金属ハウジング
２８に対して導通された状脳下に配されている。そして
、金属ハウジング２８と協働して、抵抗体２４の周囲を
囲んで、該抵抗体２４を外部空間から電磁遮蔽している
と共に、その網目乃至は通孔を通じて外部空間の圧力が
、ダイヤフラム２０に対して及ぼされ得るようになって
いる。

従って、このような構造とされた圧力検出器にあっては
、前記第一の実施例と同様、外部空間における電磁波の
影響の軽減乃至は防止が有効に達成され得るのであり、
良好なる精度をもっての圧力測定が可能となるのである
。

以上、本発明に従う構造とされた幾つかの実施例につい
て詳述してきたが、これらは文字通りの例示であって、
本発明はそれらの具体例に限定して解釈されるものでは
ない。

例えば、シールド部材の配設位置は、前記実施例のもの
に限定されるものではなく、例えば、ダイヤフラム２０
の内部に埋設状態下に配設することも可能である。

また、前記実施例においては、本発明を、内燃機関のシ
リンダ内圧力を測定する圧力検出器に適用したものの一
例を示したが、本発明の適用範囲は、かかる具体例に限
定されるものではなく、特に電磁波が存在する流体の圧
力測定等に際して好適に用いられるものである。

その他、−々列挙はしないが、本発明は当業者の知識に
基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様にお
いて実施され得るものであり、またそのような実施態様
が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも本発明の範
囲内に含まれるものであることは、言うまでもないとこ
ろである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う圧力検出器の一実施例を示す縦断
面説明図であり、第２図（ａ）はかかる構造の圧力検出
器を用いて、内燃機関のシリンダ内圧力を測定した測定
データを示すグラフであり、第２図（ｂ）は比較例とし
ての従来構造の圧力検出器を用いて、内燃機関のシリン
ダ内圧力を測定した測定データを示すグラフである。ま
た、第３図及び第４図は、それぞれ、本発明に従う圧力
検出器の他の実施例を示す、第１図に対応する縦断面説
明図である。更に、第５図は、従来の構造の圧力検出器
の一例を示す、縦断面説明図である。２０；ダイヤフラム　　２４：抵抗体２６；シールド層　　　２８：金属ハウジング３６：圧
力導入孔　　　３８：保護層４０：シールド板

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属製のハウジング内に収容されて、該ハウジン
グの開口部を通じて一方の側の面に外部空間の圧力が作
用せしめられる状態で配された、該外部空間からの作用
圧力に応じて変形し得るセラミックス製ダイヤフラムと
、該ダイヤフラムに一体的に形成された抵抗体とを有し
、該抵抗体の抵抗値の変化として前記作用圧力を検知す
る圧力検出器であって、前記ハウジングの開口部内において、前記抵抗体よりも
外部空間側に位置して、該抵抗体を外部空間から電磁遮
蔽せしめるシールド部材を設けたことを特徴とする圧力
検出器。
（２）前記シールド部材が、前記セラミックス製ダイヤ
フラムの、前記抵抗体よりも外部空間側の面上に設けら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
圧力検出器。
（３）前記シールド部材が、前記ダイヤフラムを形成す
る未焼成のセラミックス成形体に対して薄膜状に積層形
成された導電性材料を、該セラミックス成形体と同時焼
成することにより、前記ダイヤフラムにおける外部空間
に対して露呈される側の面上に、一体的に形成されてい
る特許請求の範囲第２項記載の圧力検出器。