JPH08184520A

JPH08184520A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH08184520A
Application number: JP34010594A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Sakai; 祥一堺; Shigeo Okuma; 重男大隈
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-16

Abstract

(57)【要約】【目的】温度補償機能を有する圧力センサをコンパク
トに構成する。【構成】ケーシング本体１１を熱膨張率の大きいＣ２
８００等の銅合金から形成し、受圧ロッド１６をこれよ
りも熱膨張率の小さいジルコニア等から形成する。これ
により、周囲温度が常温（２０℃）から１５０℃程度ま
で上昇した場合でも、ダイヤフラム１４の膨張を受圧ロ
ッド１６の膨張よりも大きくでき、周囲温度が１５０℃
のときに圧電体１８にかかる荷重を常温時よりも減少さ
せ、温度上昇による圧電体１８の圧電定数変化分をほぼ
相殺することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ン等の燃焼圧を検出する燃焼圧センサに用いて好適な圧
力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、一端側に圧力に応じて撓み変形
するダイヤフラムが一体的に設けられたケーシング本体
と、一端側が前記ダイヤフラムに当接するように該ケー
シング本体内に設けられ、前記ダイヤフラムの変形に応
じて軸方向に変位する受圧ロッドと、該受圧ロッドの他
端側に位置して前記ケーシング本体内に設けられ、該受
圧ロッドの変位に応じた検出信号を出力する圧電体と、
前記ケーシング本体内に設けられ、該圧電体に予荷重を
与えるように、該圧電体をケーシング本体内で位置決め
した位置決め手段とからなる圧力センサは、例えば実開
昭６０−５３５号公報等によって知られている。

【０００３】そこで、この種の燃焼圧センサに用いられ
る圧電体を図６ないし図８に基づいて説明する。

【０００４】図中、１はチタン酸鉛等の圧電材料からな
る圧電体で、該圧電体１の上下面には、導電性ペースト
等からなる電極１Ａ，１Ｂが形成されている。そして、
該圧電体１は燃焼圧によるダイヤフラムの変位を受圧ロ
ッドを介して受承し、この燃焼圧に応じた電圧信号をコ
ントロールユニット（いずれも図示せず）に向けて出力
するようになっている。また、該圧電体１は図６に示す
如く、製造時に該各電極１Ａ，１Ｂを介して高電界が加
えられることにより、自発分極の向きがある程度揃えら
れて分極軸Ｐが上下方向（軸方向）に形成され、該分極
軸Ｐに対して並行な応力軸Ｆから圧力（応力）が作用す
ると、圧電体１の内部に歪みが生じ、この圧力に応じた
電荷（電圧信号）を各電極１Ａ，１Ｂを介して信号軸Ｖ
の方向に出力する所謂ｄ33型素子として構成されてい
る。

【０００５】そして、この種の圧電体１を用いた燃焼圧
センサはエンジンの燃焼室に取付けられ、燃焼時の高い
圧力（燃焼圧）をダイヤフラムで受承し、該ダイヤフラ
ムの軸方向の変位を受圧ロッドを介して圧電体１に伝え
ることにより、該圧電体１は燃焼圧に応じた電圧信号を
コントロールユニット等に出力し、コントロールユニッ
トはこの電圧信号に基づいて燃焼圧の大小を判定し、エ
ンジンへの燃料噴射時期や点火タイミング等を制御する
ようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、ケーシング本体と一体のダイヤフラムの変
位を受圧ロッドを介して圧電体１に伝達することによ
り、燃焼室内の高温が圧電体１に直接的に伝わって該圧
電体１が破損するのを防止している。しかし、該圧電体
１を燃焼圧センサに使用する場合には、燃焼圧センサの
ケーシング本体，受圧ロッド等を介して燃焼室内の高温
が伝達され、これにより圧電体１の周囲温度が上昇する
と、該圧電体１は図７に示すような温度特性をもち、例
えば周囲温度が２０℃〜１５０℃の範囲で変化すると、
その圧電定数の変化率は、約３０％にも達してしまう。

【０００７】このため、圧電体１をそのまま燃焼圧セン
サに用いたのでは温度変化に伴って検出信号が図８の如
く変動してしまい、燃焼圧を正確に出力することができ
ないという問題がある。

【０００８】そこで、圧電体１の近傍に熱電対やサーミ
スタ等の温度センサを設け、該温度センサによって圧電
体１の周囲温度を検出し、コントロールユニットはこの
検出温度に基づいて該圧電体１の検出信号を補正するよ
うにしている。しかし、この温度センサと圧電体１は異
なる信号を出力するから、コントロールユニットの電子
回路や補正プログラム等が複雑化してコストが大幅に増
大するばかりか、温度センサを取付ける分だけ燃焼圧セ
ンサ全体が大型化して取付け自由度が低下する上に、温
度センサが経年劣化した場合は正確に補正することが出
来ないという問題がある。

【０００９】然るに、従来技術による燃焼圧センサに用
いられている材料について検討すると、ダイヤフラムと
一体をなすケーシング本体にはＣ２８００等の銅合金
（真鍮）が用いられ、受圧ロッドにはＳ４５Ｃ等の炭素
鋼が用いられている。

【００１０】そして、ケーシング本体を形成する銅合金
の熱膨張率は１９×１０^-6程度であり、また弾性係数
（ヤング率）は２０℃から１５０℃まで温度変化したと
きに約１２〜１３％減少（−１２〜−１３％）すること
が知られている。

【００１１】また、受圧ロッドを形成する炭素鋼の熱膨
張率は１０．７×１０^-6程度であり、また弾性係数（ヤ
ング率）は２０℃から１５０℃まで温度変化したときに
約６％減少（−６％）することが知られている。

【００１２】そこで、発明者達は、ケーシング本体と受
圧ロッドの材料について鋭意検討した結果、従来技術に
よるものは、ダイヤフラムを含むケーシング本体と受圧
ロッドに銅合金を使用し、受圧ロッドとして炭素鋼を使
用した場合、２０〜１５０℃の温度範囲内での温度変化
に対し、両者の熱膨張率差が大きいため圧電体に作用す
る荷重の変化が大きすぎ、また両者の弾性率の変化率が
大きいため受圧ロッドに作用する荷重が相対的に大きく
なるという未解決な問題点を知るに至った。

【００１３】本発明は上述した従来技術による問題に鑑
みなされたもので、本発明は圧電体の温度が変化した場
合でも、温度依存性のない安定した検出信号を出力でき
るようにした圧力センサを提供することを目的としてい
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、一端側に圧力に応じて撓み変形するダ
イヤフラムが設けられたケーシング本体と、一端側が前
記ダイヤフラムに当接するように該ケーシング本体内に
設けられ、前記ダイヤフラムの変形に応じて軸方向に変
位する受圧ロッドと、該受圧ロッドの他端側に位置して
前記ケーシング本体内に設けられ、該受圧ロッドの変位
に応じた検出信号を出力する圧電体と、前記ケーシング
本体内に設けられ、該圧電体に予荷重を与えるように、
該圧電体を受圧ロッドとの間で位置決めした位置決め手
段とから圧力センサを構成している。

【００１５】そして、請求項１に記載の発明が採用する
構成の特徴は、周囲温度の変化による前記圧電体の温度
特性に基づき、前記ケーシング本体が有する熱膨張率に
対し、前記受圧ロッドの熱膨張率が小さくなる関係もっ
た材料によって形成したことにある。

【００１６】また、請求項２に記載の発明が採用する構
成の特徴は、周囲温度の変化による前記圧電体の温度特
性に基づき、前記ケーシング本体が有する弾性係数の変
化率を前記受圧ロッドの弾性係数の変化率に近い値とな
る関係をもった材料によって形成したことにある。

【００１７】

【作用】上記構成により、請求項１の発明によれば、圧
力センサの周囲温度が変化したときに、ケーシング本体
と受圧ロッドとの熱膨張に差が生じ、これによって圧電
体に付与する予荷重を増減させることができるから、こ
のときの熱膨張差を圧電体の温度特性に合せ込むことに
より、温度変化による圧電体の圧電定数変化分をこれら
の熱膨張差で相殺することができる。

【００１８】また、請求項２の発明によれば、圧力セン
サの周囲温度が変化したときに、ケーシング本体と受圧
ロッドとの弾性係数の変化率を近くすることにより、圧
電体に付与する予荷重を相対的に小さくすることができ
るから、温度変化による圧電体の圧電定数変化分をこれ
ら各弾性係数の関係で相殺することができる。これによ
り、温度変化による圧電体の検出信号の増加分を、圧電
体に作用する荷重（応力）の減少分で相殺することがで
きる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例による圧力センサを、
燃焼圧センサとして用いた場合を例に挙げ、図１ないし
図５に基づき詳述する。

【００２０】まず、図１ないし図３は本発明の第１の実
施例を示し、本実施例の特徴は、ケーシング本体を熱膨
張率の大きな材料によって形成し、受圧ロッドを熱膨張
率の小さな材料によって形成したことにある。

【００２１】図中、１１は燃焼圧センサのケーシングを
後述のカバー１５と共に構成するケーシング本体を示
し、該ケーシング本体１１は大径の筒状に形成された大
径筒部１２と、該大径筒部１２の下端側に設けられ、下
向きに縮径するテーパ状に形成された肩部１３と、後述
のダイヤフラム１４とから有底の段付筒状に構成されて
いる。ここで、該ケーシング本体１１は従来技術のもの
と同様に例えばＣ２８００等の銅合金（真鍮）から形成
され、後述する受圧ロッド１６よりも大きな、例えば１
９×１０^-6程度の熱膨張率を有している。

【００２２】そして、該ケーシング本体１１は、肩部１
３をエンジンのシリンダヘッドに設けた段付穴の段部
（いずれも図示せず）に当接させた状態で取付けられ、
このときにダイヤフラム１４はシリンダヘッドから燃焼
室内に臨むようになっている。

【００２３】１４はケーシング本体１１の肩部１３から
下向きに突出して該ケーシング本体１１と銅合金によっ
て一体形成されたダイヤフラムを示し、該ダイヤフラム
１４は薄肉の円筒状に形成された小径部１４Ａと、該小
径部１４Ａの先端部に形成された厚肉円板状の受圧部１
４Ｂとから構成されている。そして、該ダイヤフラム１
４は燃焼室内の圧力（燃焼圧）を受圧部１４Ｂで受圧す
ると、この圧力に応じて小径部１４Ａが軸方向に撓ん
で、後述の受圧ロッド１６を軸方向に変位させるように
なっている。

【００２４】１５はケーシング本体１１の上端側にレー
ザ溶接等の手段を用いて固着された段付円筒状のカバー
を示し、該カバー１５には上向きに突出する小径筒状の
縮径部１５Ａが形成されている。

【００２５】１６はケーシング本体１１内に軸方向に変
位可能に設けられたジルコニア等のセラミック材料から
なる受圧ロッドを示し、該受圧ロッド１６は下端側の球
面部１６Ａがダイヤフラム１４の受圧部１４Ｂに当接さ
れ、上端側の平坦部１６Ｂが絶縁性のセラミック材料等
からなる円板状の下側プレート１７に当接している。こ
こで、該受圧ロッド１６は従来技術による炭素銅に代え
てジルコニア等のセラミック材料が用いられるもので、
この場合ジルコニアは８．０×１０^-6程度の熱膨張率を
有しており、この値は前記ケーシング本体１１の熱膨張
率よりも小さくなっている。

【００２６】ここで、本実施例では、該受圧ロッド１６
と前記ケーシング本体１１の熱膨張との差により、該受
圧ロッド１６から後述する圧電体１８に付与される予荷
重が、１５０℃で常温下よりも約２０〜３０％減少する
ように長さ寸法等が決められている。

【００２７】そして、該受圧ロッド１６は燃焼圧によっ
て軸方向に撓むダイヤフラム１４の変位を下側プレート
１７等を介して後述する圧電体１８側に伝達すると共
に、燃焼室からの高温が圧電体１８に直接伝わるのを防
止するようになっている。

【００２８】１８はケーシング本体１１の大径筒部１２
内に位置して後述するコンタクトプレート２０のコンタ
クト部２０Ａ上に設けられ、チタン酸鉛等の圧電性材料
から環状に形成された圧電体を示し、該圧電体１８の両
端面側にはシート状の上側電極，下側電極（いずれも図
示せず）が形成され、該圧電体１８の下側電極はコンタ
クトプレート２０のコンタクト部２０Ａに接触し、上側
電極は導電性の金属材料からワッシャ状に形成された２
枚の上側プレート１９，１９、後述の止めねじ２２を介
してケーシング本体１１にアースされている。そして、
該圧電体１８はダイヤフラム１４が燃焼室内の燃焼圧を
受圧し、受圧ロッド１６を介してこの燃焼圧を受承する
ことにより軸方向に圧縮され、このときの圧縮歪に対応
した起電力を燃焼圧の検出信号として出力するようにな
っている。

【００２９】２０はケーシング本体１１内に設けられた
導電性の金属材料からなるコンタクトプレートを示し、
該コンタクトプレート２０は、下端側に位置して円板状
に形成され、圧電体１８に接触するコンタクト部２０Ａ
と、該コンタクト部２０Ａの中央から軸方向上向きに突
設され、上端側がリード線２１にカシメ固定された筒状
の軸部２０Ｂとから構成され、該コンタクトプレート２
０は前記下側プレート１７と後述の絶縁チューブ２５，
２６によりケーシング本体１１から絶縁されている。そ
して、該コンタクトプレート２０は圧電体１８からの検
出信号をリード線２１を介してコントロールユニット
（図示せず）に伝達する。

【００３０】２２はケーシング本体１１の大径筒部１２
内に螺着された位置決め手段としての止めねじを示し、
該止めねじ２２は導電性の金属材料から略円筒状に形成
され、その外周面にはおねじ部２２Ａを有している。そ
して、該止めねじ２２は上側プレート１９を介して圧電
体１８を下向きに押圧することにより、該圧電体１８に
所定の予荷重を与え、ケーシング本体１１の大径筒部１
２内で圧電体１８を軸方向に位置決めしている。そし
て、大径筒部１２内には該止めねじ２２の上側に、位置
決め手段となる他の止めねじ２３が螺着され、止めねじ
２２の緩み止めをしている。

【００３１】２４はカバー１５の縮径部１５Ａの上端側
に嵌合固着されたシール部材を示し、該シール部材２４
はリード線２１の抜け止めを行うと共に、外部の雨水等
がカバー１５内へ浸入するのを防止するようになってい
る。

【００３２】２５はコンタクトプレート２０のコンタク
ト部２０Ａ外周側に設けられた下側絶縁チューブを示
し、該下側絶縁チューブ２５は耐熱性の絶縁材料から大
径な筒状に形成されている。そして、該下側絶縁チュー
ブ２５は、下側プレート１７、圧電体１８、コンタクト
部２０Ａ等を囲繞してこれらをケーシング本体１１から
絶縁するようになっている。

【００３３】２６はコンタクトプレート２０の軸部１８
Ｂ外周側に設けられた上側絶縁チューブで、該上側絶縁
チューブ２６は熱収縮性の絶縁樹脂材料から小径な筒状
に形成され、該上側絶縁チューブ２６はコンタクトプレ
ート２０の軸部２０Ｂの外周側を止めねじ２２，２３、
ケーシング本体１１から絶縁するようになっている。本
実施例による燃焼圧センサは以上の如き構成を有するも
ので、該燃焼圧センサをエンジンのシリンダヘッドに設
けた段付穴に取付ければ、エンジンの燃焼室内に吸込ま
れた混合気に点火プラグによって点火するときに、この
混合気が燃焼して燃焼室内に非常に高い燃焼圧が発生す
るから、この燃焼圧はケーシング本体１１の一部を構成
するダイヤフラム１４の受圧部１４Ｂで受圧され、小径
部１４Ａを燃焼圧に応じて軸方向に撓ませる。

【００３４】そして、この燃焼圧は受圧ロッド１６を介
して圧電体１８に伝えられ、該圧電体１８はこのときの
燃焼圧に応じて圧縮され、燃焼圧に対応した起電力を検
出信号としてコンタクトプレート２０，リード線２１等
を介して外部のコントロールユニットに出力する。そし
て、コントロールユニットはこの検出信号に基づいて燃
焼圧の大，小を判定し、エンジン本体１の点火時期を制
御したり、エンジン本体１の負荷状態を検出したりする
ようになっている。

【００３５】ここで、ダイヤフラム１４および受圧ロッ
ド１６の熱膨張と該ダイヤフラム１４および圧電体１８
に作用する荷重の関係について図２に基づき説明する。
なお、図２中では、下側プレート１７，上側プレート１
９およびコンタクトプレート２０のコンタクト部２０Ａ
は燃焼圧センサの軸方向（荷重方向）に占める寸法の割
合が小さく、これらの熱膨張は無視できると考えられる
ため、これらを省いて示している。

【００３６】まず、ケーシング本体１１に止めねじ２２
を螺着することにより、ダイヤフラム１４の受圧部１４
Ｂと止めねじ２２のおねじ部２２Ａ間、ダイヤフラム１
４の受圧部１４Ｂと圧電体１８間にはそれぞれ予荷重が
与えられ、これらの予荷重は図２に示す如く、分配比ｋ
₁：ｋ₂ なる割合でダイヤフラム１４と圧電体１８側に
付与されている。

【００３７】また、受圧部１４ＢにＦなる荷重（燃焼
圧）が作用したときに、圧電体１８に加わる荷重ｆは、
分配比ｋ₁：ｋ₂を用いて、

【００３８】

【数１】で表される。ここで、前記分配比（ｋ₁：ｋ₂）は、例え
ば２０℃の常温下で（４．８：５．２）前後となってお
り、このとき数１より、ｆは常温（２０℃）時に０．５
２Ｆとなる。

【００３９】一方、エンジンの燃焼室からの熱により、
燃焼圧センサが１５０℃まで温度上昇したときには、圧
電体１８の圧電定数が図７の如く、３０％程度上昇す
る。

【００４０】然るに、本実施例では、ケーシング本体１
１を熱膨張率の大きいＣ２８００等の銅合金から形成
し、受圧ロッド１６を銅合金よりも熱膨張率の小さいジ
ルコニアから形成することにより、周囲温度が常温から
１５０℃程度に上昇した場合にダイヤフラム１４の膨張
を受圧ロッド１６の膨張よりも大きくすることができ
る。

【００４１】そこで、例えばケーシング本体１１のダイ
ヤフラム１４および受圧ロッド１６を、これらが１５０
℃で熱膨張したときに、ダイヤフラム１４に分配される
予荷重と受圧ロッド１６に分配される予荷重との分配比
が３：２となるように、ダイヤフラム１４および受圧ロ
ッド１６の常温時の寸法を予め設定しておけば、１５０
℃におけるｆの値は数１から０．４Ｆとなり、周囲温度
が１５０℃のときには常温時よりも圧電体１８にかかる
荷重を約２３％減少させることができる。

【００４２】また、２０℃と１５０℃の中間において
も、図３に示す如く、予荷重が直線的、連続的に変化す
るため、図７の如く変化する圧電体１８の圧電定数を容
易に相殺し、温度上昇による圧電体１８の圧電定数変化
分を補正することができる。

【００４３】従って、本実施例によれば、燃焼室内の燃
焼圧を高精度に検出できると共に、温度補正機能を有す
る燃焼圧センサをコンパクトに構成でき、従来技術で用
いた温度センサや補正用の電子回路等を不要にでき、コ
ントロールユニットの回路構成を簡略化することができ
る。

【００４４】次に、図４および図５は本発明の第２の実
施例を示し、本実施例の特徴は、温度変化による受圧ロ
ッドが有する弾性変化率に対し、ケーシング本体を温度
変化による弾性係数の変化率の値が近い材料によって形
成したことにある。なお、本実施例では前記第１の実施
例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省
略するものとする。

【００４５】図中、３１は燃焼圧センサを構成するケー
シング本体を示し、該ケーシング本体３１は前述した従
来技術のケーシング本体１１とほぼ同様に、大径筒部３
２，肩部３３を有する段付筒状に形成されるものの、該
ケーシング本体３１は、従来技術による銅合金に代え、
ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼から形成されている。こ
こで、このＳＵＳ３０４は２０℃から１５０℃まで温度
変化するときに、弾性係数（ヤング率）の変化率が約１
０％減少（−１０％）するもので、銅合金の弾性係数の
変化率の減少割合（−１２〜−１３％）よりも小さくな
っている。

【００４６】３４は前記ケーシング本体３１の肩部３３
の先端側にケーシング本体３１と一体形成して設けられ
たダイヤフラムを示し、該ダイヤフラム３４は前記第１
の実施例で述べたダイヤフラム１４と同様に、小径部３
４Ａと受圧部３４Ｂからなる筒状に形成されている。

【００４７】３５は前記ケーシング本体３１内に軸方向
に変位可能に設けられた受圧ロッドを示し、該受圧ロッ
ド３５は前記第１の実施例で述べた受圧ロッド３５とほ
ぼ同様に、球面部３５Ａと受圧部３５Ｂを有する棒状に
形成され、前記ダイヤフラム３４の受圧部３４Ｂと下側
プレート１７との間に設けられている。しかし、本実施
例による受圧ロッド３５は、従来技術によるものと同様
にＳ４５Ｃ等の炭素鋼から構成され、このＳ４５Ｃは２
０℃から１５０℃まで温度変化するときにも弾性係数
（ヤング率）の変化率は約６０％減少（−６％）する。

【００４８】本実施例による燃焼圧センサは以上の如き
構成を有するもので、その基本的作動については前記第
１の実施例によるものと格別差異はない。

【００４９】然るに、本実施例では、ケーシング本体３
１の材料として、温度上昇による弾性係数の減少率が約
−１０％である比較的小さいＳＵＳ３０４等のステンレ
ス鋼から形成し、従来技術のように銅合金を用いたもの
に比較し、該ケーシング本体３１の弾性係数の変化率を
Ｓ４５Ｃ等の炭素鋼からなる受圧ロッド３５に近づける
ようにしたから、以下に述べる作用、効果を奏する。

【００５０】即ち、図５に模式的に示す如く、ダイヤフ
ラム３４、受圧ロッド３５を、それぞれ弾性係数ｋ₁，
ｋ₂の弾性体としてみると、本実施例においても前記数
１の関係が成り立つ。

【００５１】ここで、本実施例ではケーシング本体３１
の材料として、従来技術による銅合金に比較し、受圧ロ
ッド３５の弾性変化率に近い値をもったＳＵＳ３０４等
のステンレス鋼を用いている。

【００５２】この結果、前述した数１と図５から明らか
なように、ケーシング本体３１にステンレス鋼を用いた
場合には、従来技術のように銅合金を用いた場合に比較
して、弾性係数Ｋ₁の変化率が小さいので、その分だけ
受圧部３４Ｂに作用する荷重（応力）Ｆは、弾性係数Ｋ
₁からなるダイヤフラム３４によって消費されることに
なる。即ち、受圧ロッド３５から圧電体１８に作用する
荷重は、従来技術に比較して小さくなる。

【００５３】このように、本実施例では、温度上昇によ
るケーシング本体３１の弾性係数の変化率を、受圧ロッ
ド３５が有する弾性係数の変化率に近い値に近づけるこ
とにより、受圧部３４Ｂに作用する荷重をケーシング本
体３１と一体のダイヤフラム３４で消費させ、圧電体１
８に付与される予荷重を温度の上昇に伴って減少させる
ようにし、例えば常温時に４．８：５．２とした予荷重
の分配比が高温（１５０℃）時に３：２となるように設
計すれば、前記第１の実施例と同様にして圧電体１８の
圧電定数の変化分を補正することができる。

【００５４】この結果、圧電体１８による検出信号の増
加分を、受圧ロッド３５に作用する応力の減少分で相殺
することができる。

【００５５】従って、本実施例によっても、燃焼室内の
燃焼圧を高精度に検出できると共に、温度補正機能を有
する燃焼圧センサをコンパクトに構成でき、コントロー
ルユニットの回路構成を簡略化できる等の効果を奏す
る。

【００５６】なお、前記各実施例では、常温時における
予荷重の分配比を４．８：５．２とし、高温（１５０
℃）時にはこの分配比が３：２となるように構成するも
のとして説明したが、本発明はこれに限るものではな
く、要は高温時において圧電体１８側に作用する予荷重
の分配比がケーシング本体１のダイヤフラム１４側より
も小さくなるように、実験等に基づいて構成すればよ
い。

【００５７】また、前記各実施例では、圧力センサとし
て燃焼圧センサを例に挙げて説明したが、本発明は空
気、工業用ガス等の気体や燃料、水等の液体の圧力を検
出する圧力センサにも適用することができる。

【００５８】さらに、前記各実施例では圧電体１８の位
置決め手段となる２個の止めねじ２２，２３を有するダ
ブルナットとしたが、止めねじ２３を廃止してもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明では、一端側
に圧力に応じて撓み変形するダイヤフラムが設けられた
ケーシング本体と、一端側が前記ダイヤフラムに当接す
るように該ケーシング本体内に設けられ、前記ダイヤフ
ラムの変形に応じて軸方向に変位する受圧ロッドと、該
受圧ロッドの他端側に位置して前記ケーシング本体内に
設けられ、該受圧ロッドの変位に応じた検出信号を出力
する圧電体と、前記ケーシング本体内に設けられ、該圧
電体に予荷重を与えるように、該圧電体を受圧ロッドと
の間で位置決めした位置決め手段とから圧力センサを構
成し、請求項１の発明では、周囲温度の変化による前記
圧電体の温度特性に基づき、前記ケーシング本体が有す
る熱膨張率に対し、前記受圧ロッドの熱膨張率が小さく
なる関係をもった材料によって形成したから、圧力セン
サの周囲温度が変化したときに、ケーシング本体と受圧
ロッドとの熱膨張に差が生じ、これによって圧電体に付
与する予荷重を増減させることができ、このときの熱膨
張差を圧電体の温度特性に合せ込むことにより、温度変
化による圧電体の圧電定数変化分を前記熱膨張差で相殺
することができる。

【００６０】また、請求項２に記載の発明では、周囲温
度の変化による前記圧電体の温度特性に基づき、前記ケ
ーシング本体が有する弾性係数の変化率を前記受圧ロッ
ドの弾性係数の変化率に近い値となる関係をもった材料
によって形成したから、圧力センサの周囲温度が変化し
たときに圧電体に付与する予荷重を減少させ、温度変化
による圧電体の圧電定数変化分を相殺し、もって圧電体
による出力増加分をこの荷重減少分によって相殺するこ
とができる。

【００６１】従って、本発明によれば、温度変化による
圧電体の圧電定数変化分を補正でき圧電体によってダイ
ヤフラムに作用する圧力を高精度に検出できると共に、
温度補正機能を有する圧力センサをコンパクトに構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による燃焼圧センサを示
す半断面図である。

【図２】ダイヤフラム，受圧ロッドの熱膨張と圧電体に
作用する荷重について模式的に示す説明図である。

【図３】圧電体に作用する予荷重と温度変化との関係を
示す特性線図である。

【図４】本発明の第２の実施例による燃焼圧センサを示
す半断面図である。

【図５】ダイヤフラム，受圧ロッドの弾性係数の変化と
圧電体に作用する荷重について模式的に示す説明図であ
る。

【図６】従来技術による燃焼圧センサに用いられる圧電
体の一部を拡大して示す縦断面図である。

【図７】図６中の圧電体の圧電定数と温度変化との関係
を示す特性線図である。

【図８】図６中の圧電体の検出信号と温度変化との関係
を示す特性線図である。

【符号の説明】

１１，３１ケーシング本体１４，３４ダイヤフラム１６，３５受圧ロッド１８圧電体２２，２３止めねじ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端側に圧力に応じて撓み変形するダイ
ヤフラムが設けられたケーシング本体と、一端側が前記
ダイヤフラムに当接するように該ケーシング本体内に設
けられ、前記ダイヤフラムの変形に応じて軸方向に変位
する受圧ロッドと、該受圧ロッドの他端側に位置して前
記ケーシング本体内に設けられ、該受圧ロッドの変位に
応じた検出信号を出力する圧電体と、前記ケーシング本
体内に設けられ、該圧電体に予荷重を与えるように、該
圧電体を受圧ロッドとの間で位置決めした位置決め手段
とからなる圧力センサにおいて、周囲温度の変化による
前記圧電体の温度特性に基づき、前記ケーシング本体が
有する熱膨張率に対し、前記受圧ロッドの熱膨張率が小
さくなる関係をもった材料によって形成したことを特徴
とする圧力センサ。
【請求項２】一端側に圧力に応じて撓み変形するダイ
ヤフラムが設けられたケーシング本体と、一端側が前記
ダイヤフラムに当接するように該ケーシング本体内に設
けられ、前記ダイヤフラムの変形に応じて軸方向に変位
する受圧ロッドと、該受圧ロッドの他端側に位置して前
記ケーシング本体内に設けられ、該受圧ロッドの変位に
応じた検出信号を出力する圧電体と、前記ケーシング本
体内に設けられ、該圧電体に予荷重を与えるように、該
圧電体をケーシング本体内で位置決めした位置決め手段
とからなる圧力センサにおいて、周囲温度の変化による
前記圧電体の温度特性に基づき、前記ケーシング本体が
有する弾性係数の変化率を前記受圧ロッドの弾性係数の
変化率に近い値となる関係をもった材料によって形成し
たことを特徴とする圧力センサ。