JPH0210239A - 圧電型圧力検出器 - Google Patents

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】 （発明の技術分野） 本発明は、圧電素子を用いて圧力を検出する圧電型圧力
検出器に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 従来、たとえば内燃機関の燃焼室の圧力を測定するため
に、水晶等の圧？ｒｉ素子を用いて、その圧電作用を刊
用して電気信号をｆＦて圧力検知を行うものがある。

たとえば、実咀昭６２−１１１５３０号には、圧電素子
として、角棒状の水晶体を用いた圧電型圧力検出器が示
されている。

第３図は、このような圧電型圧力検出器の一側を示す側
断面図である０図中ｌはケースでナツト部２とネジ部３
とを有し、ネジ部３を図示しない内燃機関のシリンダヘ
ッドのネジ孔にねじ込むことで圧力検出器を取り付ける
ようにしている。

ケース１は略円柱状の金属体で一端の軸部に有底透孔４
を穿設し、この中空部に圧電素子５を配設し、閉口端部
にダイヤフラム６を配置している。

上記圧電素子５は、たとえば水晶の結晶を所定角度に切
断して２１１Ｉｌ×２ＩＩｌ■×６ＩＩ１１の大きさの
角棒状に成形したＸカウトの水晶片で、その一対の対向
する面に電極を形成してリード線７をもって導出し、圧
電素子５に作用する応力に応じて、圧電作用によって発
生する電気信号を出力するようにしている。

上記圧電素子５の一端は有底透孔４の底面に当接して配
置し、他端はヒートインシュレータ８を介してダイヤフ
ラム６に当接するように配置している。

上記ヒートインシュレータ８は、たとえばセラミック製
で上記圧電素子５の割れを防止し、および断熱のために
上記ダイヤフラム６の内側と圧電素子５の端部との間に
設けている。

なおダイヤフラム６は、たとえば金属製で、組立時に上
記ケースｌの先端部に嵌装した後に圧電素子５と各部材
との接触面を馴染ませるために７５０　Ｋｇ／　Ｃｍ程
度の比較的大きな第１の予圧を一定時間加圧して接触面
を馴染ませる。そして、この第１の予圧を印加した後に
、−Ｅ記圧電素子５に対して圧力変換特性のヒステリシ
スを生じないようにすることを目的として、たとえば２
００　Ｋｇ／　Ｃｒａ程度の比較的小さな第２の予圧を
定常的に与える位置で上記ケースｌの外周に上記ダイヤ
フラム６を溶接等で固着するようにしている。

しかしながら、このようなものでは組立時に一定時間第
１の予圧を加えた後にケースｌにダイヤフラノ、　Ｇを
固着するので組立作業が面倒で特性のばらつきも大きい
問題があった。

また、圧電素子５とケースｌおよびヒートインシュレー
タ８が直Ｆｌｉ　Ｆａ触しているために、圧力測定時に
、ケース１およびヒートインシュレータ８等の部材が変
形すると感度リニアリティが損なわれ、たとえば最大０
．１％程度の誤差を生じる問題があった。

（発明の目的） 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、組立時
の第１の予圧を加える時間の短縮が可能で、圧力感度の
りニアリティを向上することができる圧電型圧力検出器
を提供することを目的とするものである。

（発明の概要） 本発明は、ケースに穿設した有底透孔の開口端にダイヤ
フラムを設け、この有底透孔の底部とダイヤフラムとの
間に予め予圧を与えて圧電素子を保持するとともに、上
記有底透孔の底部または上記ダイヤフラムの少なくとも
一方と上記圧電素子との間に圧電素子に対する接触面よ
りも大きい面積の板状の超硬金属を介在させたことを特
徴とするものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を、第１図に示す側断面図およ
び第２図に示す要部の断面図を参照して詳細に説明する
。なお、第３図と同一部分には同一符号を付与してその
説明を省略する。

すなわち、図中１０は厚み１ｍｎ＋〜２１Ｉｌｆｆ１程
度の板状の超硬金属で圧電素子５の一端とケースｌの底
部との問および圧電素子５の他端とヒートインシュレー
タ８との間にそれぞれ介挿している。なおこの超硬金属
ｌＯは上記圧電素子５の端部の接触面積よりも大きな板
面積を有し、たとえばタングステン、チタン等の硬度の
高い合金からなり、第２図に示すように圧電素子５との
当接部位を、圧電素子５の端部の形状に対応させて四部
１１を形成するように、たとえば放電加工等を行フたも
のである。

このようにすれば、圧電素子５からケース１およびヒー
トインシュレータ８に圧力の作用する面積を著しく大き
くすることができ、それによって組立時に各部材の接触
を確実に保つことができ、第１の予圧を加える時間を著
しく短く、あるいは不要にでき、さらに各部材の変形に
よる感度リニアリティ特性の低下を防止することができ
る。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく、た
とえば上記実施例では圧電素子の両端部に超硬金属を介
挿するようにしたが、その一方だけに超硬金属を介挿す
るようにしてもよい。この場合は効果は低くなるが構成
は簡単になる。

また上記実施例では、超硬金属１０の圧電素子５との当
接部位に凹部な形成するようにしたが、平板状であって
も略同様の効果を奏し得ることは勿論である。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば組立時に各部材を
馴染ませるための予圧を与える時間を著しく短く、ある
いは不要にでき、さらに良好な感度リニアリティを得る
ことができる圧電型圧力検出器を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側断面図、第２図は第
１図の要部の断面図、 第３図は従来の圧電型圧力検出器の一側を示す側断面図
である。 第２図 １　・ ４　・ ５　番 ６　・ ８舎 ・ケース ・有底透孔 ・圧電素子 ・ダイヤフラム ・ヒートインシュレータ ・超硬金属

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ケースと、 このケースの一側に設けたダイヤフラムと、上記ケース
   内に収納され上記ケースと上記ダイヤフラムとの間に予
   め予圧を与えて保持した圧電素子とを具備するものにお
   いて、 少なくとも上記ケースまたは上記ダイヤフラムの一方と
   上記圧電素子との間に圧電素子に対する接触面よりも大
   きい面積の板状の超硬金属を介在させたことを特徴とす
   る圧電型圧力検出器。