JPS63215931A - 圧電型圧力センサ - Google Patents
圧電型圧力センサInfo
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- JPS63215931A JPS63215931A JP4929587A JP4929587A JPS63215931A JP S63215931 A JPS63215931 A JP S63215931A JP 4929587 A JP4929587 A JP 4929587A JP 4929587 A JP4929587 A JP 4929587A JP S63215931 A JPS63215931 A JP S63215931A
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- pressure
- piezoelectric element
- cylindrical piezoelectric
- fixed
- pressure sensor
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、内燃機関のシリンダー内燃焼圧力等の検出に
適した圧力センサ、特にせん断方向の応力を利用しだせ
ん断効果型の圧電型圧力センサに関する。
適した圧力センサ、特にせん断方向の応力を利用しだせ
ん断効果型の圧電型圧力センサに関する。
従来の技術
力を加えて電気を発生する逆圧電効果を利用した圧電型
圧力センサは、従来より良く用いられている。しかし、
直接シリンダー室内へ受圧面が来るように取り付けられ
る内燃機関用圧力センサは、燃焼圧力を計測するため高
温、高圧に耐えなければならない。従って、分極軸方向
と印加圧力を同じ方向とする縦効果型の圧電型圧力セン
サは、熱を受ける受圧面積が太き（温度による特性の変
化が大きいという問題があった。そこで、センサを小型
化でき、受圧面積を小さく出来る、分極軸方向に対しせ
ん断方向に圧力を印加するせん断効果型圧カセンサが考
えられる。第２図に、従来より用いられているせん断効
果型圧カセンサの基本原理を表す構造を示した。同図（
ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は分解斜視図である。厚さ
方向に分極軸を有し円筒の内外周面を電極とする円筒形
圧電素子１０の外周面に円筒形金属体１１を接着剤等で
固着し、さらに円筒形圧電素子１０を固定する軸を有す
る金属体１２を取り付け円筒形圧電素子８を支持固定し
た構造である。円筒形金属体１１を筺体等で固定し、金
属体１２を受圧面とすれば、圧力に応じた電気出力かえ
られる。
圧力センサは、従来より良く用いられている。しかし、
直接シリンダー室内へ受圧面が来るように取り付けられ
る内燃機関用圧力センサは、燃焼圧力を計測するため高
温、高圧に耐えなければならない。従って、分極軸方向
と印加圧力を同じ方向とする縦効果型の圧電型圧力セン
サは、熱を受ける受圧面積が太き（温度による特性の変
化が大きいという問題があった。そこで、センサを小型
化でき、受圧面積を小さく出来る、分極軸方向に対しせ
ん断方向に圧力を印加するせん断効果型圧カセンサが考
えられる。第２図に、従来より用いられているせん断効
果型圧カセンサの基本原理を表す構造を示した。同図（
ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は分解斜視図である。厚さ
方向に分極軸を有し円筒の内外周面を電極とする円筒形
圧電素子１０の外周面に円筒形金属体１１を接着剤等で
固着し、さらに円筒形圧電素子１０を固定する軸を有す
る金属体１２を取り付け円筒形圧電素子８を支持固定し
た構造である。円筒形金属体１１を筺体等で固定し、金
属体１２を受圧面とすれば、圧力に応じた電気出力かえ
られる。
発明が解決しようとする問題点
上述しだせん断効果型圧カセンサの構造は、圧電素子１
０と円筒形金属体１１との接触面積が太き（、かつ円筒
形ということから均一な接着が難しい。従って、センサ
間のバラツキが大きくなり量産性に向かないという欠点
を有していた。
０と円筒形金属体１１との接触面積が太き（、かつ円筒
形ということから均一な接着が難しい。従って、センサ
間のバラツキが大きくなり量産性に向かないという欠点
を有していた。
問題点を解決するための手段
被測定領域内に受圧面が位置するように取り付け構造を
有する筺体と、前記筺体の内部に設けられ厚さ方向に分
極軸を有し内外周面を電極とする円筒形圧電素子とを備
え、前記円筒型圧電素子は、その一端面の内周部分を、
前記受圧面の圧力を伝達し断熱効果を有する圧力伝達部
材に固定されるとともに、その他端面の外周部分を金属
等の固定部材で保持し、インピーダンス変換回路、増幅
器等の電気回路を構成したセラミック基板と緩衝部材を
挟んで前記固定部材をネジ締め等の部材により固定され
た構造とする。
有する筺体と、前記筺体の内部に設けられ厚さ方向に分
極軸を有し内外周面を電極とする円筒形圧電素子とを備
え、前記円筒型圧電素子は、その一端面の内周部分を、
前記受圧面の圧力を伝達し断熱効果を有する圧力伝達部
材に固定されるとともに、その他端面の外周部分を金属
等の固定部材で保持し、インピーダンス変換回路、増幅
器等の電気回路を構成したセラミック基板と緩衝部材を
挟んで前記固定部材をネジ締め等の部材により固定され
た構造とする。
作用
円筒形圧電素子の端面の外周部分を固定し、他端面の内
周部分に圧力伝達部材により圧力が印加されるので、円
筒形圧電素子には分極軸方向に対しせん断方向に応力が
働（ことになる。円筒形圧電素子の両端を固定している
固定部材との接触面積を少なくでき、熱に対する影響を
軽減できる。
周部分に圧力伝達部材により圧力が印加されるので、円
筒形圧電素子には分極軸方向に対しせん断方向に応力が
働（ことになる。円筒形圧電素子の両端を固定している
固定部材との接触面積を少なくでき、熱に対する影響を
軽減できる。
また、回路を耐熱性の優れたセラミック基板上に構成で
きることから円筒形圧電素子の出力をインピーダンス変
換し、増幅して取り出すことができ、ノイズに強いもの
となる。また、両端を固定する部分が円筒形圧電素子の
両端なので加工精度を簡単に上げることが出来き、均一
な力を加えることができる。さらに、単位面積当たりの
力が増大されるのでセンサ間のバラツキを少な（でき、
量産性ｌこ向いたものとなる。
きることから円筒形圧電素子の出力をインピーダンス変
換し、増幅して取り出すことができ、ノイズに強いもの
となる。また、両端を固定する部分が円筒形圧電素子の
両端なので加工精度を簡単に上げることが出来き、均一
な力を加えることができる。さらに、単位面積当たりの
力が増大されるのでセンサ間のバラツキを少な（でき、
量産性ｌこ向いたものとなる。
実施例
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説
明する。
明する。
第１図は、本発明の一実施例を示し、同図（ａ）は縦断
面図、同図（ｂ）は分解斜視図である。厚さ方向に分極
軸を有し内外周面に電極を持つ円筒形圧電素子３は、そ
の底面内周部分に、耐熱性樹脂あるいは金属等に耐熱性
樹脂をコーティーングした断熱効果を有する圧力伝達部
材２が固定され、内燃機関のシリンダーに取り付けられ
る筺体１内部の受圧面１゛の中心部分に、接着等により
固着されている。圧電素子３の上面外周部分には、金属
等からなる固定部材４が当接し、さらにインピーダンス
変換回路、増幅器等の電気回路６を構成したセラミック
基板５と金属板７を挟んで、固定用ネジ部材８で締め付
け固定することにより、筺体１に取り付けられている。
面図、同図（ｂ）は分解斜視図である。厚さ方向に分極
軸を有し内外周面に電極を持つ円筒形圧電素子３は、そ
の底面内周部分に、耐熱性樹脂あるいは金属等に耐熱性
樹脂をコーティーングした断熱効果を有する圧力伝達部
材２が固定され、内燃機関のシリンダーに取り付けられ
る筺体１内部の受圧面１゛の中心部分に、接着等により
固着されている。圧電素子３の上面外周部分には、金属
等からなる固定部材４が当接し、さらにインピーダンス
変換回路、増幅器等の電気回路６を構成したセラミック
基板５と金属板７を挟んで、固定用ネジ部材８で締め付
け固定することにより、筺体１に取り付けられている。
セラミック基板５には、電極ずけがなされ、円筒形圧電
素子３の出力インピーダンスを下げるインピーダンス変
換回路を構成し、さらに必要な感度に設定するための増
幅器等の電気回路６が構成されている。また、セラミッ
ク基板５は、筺体１からの直接の熱を避けるとともに、
円筒形圧電素子３の内外周面電極との絶縁および筺体と
の絶縁を計るものである。金属板７は、固定用ネジ部材
８によって締め付けられる部分への均一な荷重を生み出
すための一種の緩衝部材である。
素子３の出力インピーダンスを下げるインピーダンス変
換回路を構成し、さらに必要な感度に設定するための増
幅器等の電気回路６が構成されている。また、セラミッ
ク基板５は、筺体１からの直接の熱を避けるとともに、
円筒形圧電素子３の内外周面電極との絶縁および筺体と
の絶縁を計るものである。金属板７は、固定用ネジ部材
８によって締め付けられる部分への均一な荷重を生み出
すための一種の緩衝部材である。
円筒形圧電素子３の外周部分が固定され、他端面の内周
部分に圧力伝達部材２により圧力が印加されるので、円
筒形圧電素子３には分極軸方向に対しせん断方向に応力
が働き圧力に比例した出力信号を得ることができる。円
筒形圧電素子３の材料としては、チタン酸鉛を主成分と
した圧電磁器材料が高い耐熱性を示すので最適であるが
、圧電定数ｄ３＋が小さく、圧電定数ｄｓｓ、ｄ＋ｓが
高いため縦効果型、せん断効果型の構造が考えられるが
、縦効果型の場合受圧面積が太き（熱による影響を受は
易いので、本発明によるせん断効果型の構造が最適とな
る。さらに円筒形圧電素子３の両端を固定している固定
部材との接触面積が少な（熱に対する影響を軽減でき、
固定する部分が円筒形圧電素子３の両端なので加工精度
を簡単に上げることが出来るので、均一な力を加えるこ
とができる。さらに、単位面積当たりの力が増大される
のでセンサ間のバラツキを少なくでき、量産性に向いた
ものとなる。また、固定部材４は、筺体１と電気的絶縁
が計られるように筺体１と接触しない構造、あるいは固
定部材４の外周部分に耐熱性樹脂をコーティングした構
造にすることにより、円筒形圧電素子３の内外周面電極
と筺体１と絶縁がはかられる。従って圧力による電気信
号は、筺体すなわち車体によりシールドされるのでノイ
ズに強い構造となる。
部分に圧力伝達部材２により圧力が印加されるので、円
筒形圧電素子３には分極軸方向に対しせん断方向に応力
が働き圧力に比例した出力信号を得ることができる。円
筒形圧電素子３の材料としては、チタン酸鉛を主成分と
した圧電磁器材料が高い耐熱性を示すので最適であるが
、圧電定数ｄ３＋が小さく、圧電定数ｄｓｓ、ｄ＋ｓが
高いため縦効果型、せん断効果型の構造が考えられるが
、縦効果型の場合受圧面積が太き（熱による影響を受は
易いので、本発明によるせん断効果型の構造が最適とな
る。さらに円筒形圧電素子３の両端を固定している固定
部材との接触面積が少な（熱に対する影響を軽減でき、
固定する部分が円筒形圧電素子３の両端なので加工精度
を簡単に上げることが出来るので、均一な力を加えるこ
とができる。さらに、単位面積当たりの力が増大される
のでセンサ間のバラツキを少なくでき、量産性に向いた
ものとなる。また、固定部材４は、筺体１と電気的絶縁
が計られるように筺体１と接触しない構造、あるいは固
定部材４の外周部分に耐熱性樹脂をコーティングした構
造にすることにより、円筒形圧電素子３の内外周面電極
と筺体１と絶縁がはかられる。従って圧力による電気信
号は、筺体すなわち車体によりシールドされるのでノイ
ズに強い構造となる。
発明の効果
本発明は円筒形圧電素子の両端面をせん断応力が働（よ
うに圧力伝達部材により圧力が印加される構造なので、
円筒形圧電素子の両端を固定している固定部材との接触
面積を少なくでき、熱に対する影響を軽減できる。また
、固定する部分が円筒形圧電素子の両端なので加工精度
を簡単に上げることが出来き、均一な力を加えることが
できる。さらに、単位面積当たりの力が増大されるので
センサ間のバラツキを少なくでき、量産性に向いたもの
となる。
うに圧力伝達部材により圧力が印加される構造なので、
円筒形圧電素子の両端を固定している固定部材との接触
面積を少なくでき、熱に対する影響を軽減できる。また
、固定する部分が円筒形圧電素子の両端なので加工精度
を簡単に上げることが出来き、均一な力を加えることが
できる。さらに、単位面積当たりの力が増大されるので
センサ間のバラツキを少なくでき、量産性に向いたもの
となる。
第１図は本発明の一実施例の圧電型圧力センサを示し、
同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は分解斜視図、第２
図は従来例を示すせん断効果型の圧力センサで、同図（
ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は分解斜視図ある。 １・・・筺体、２・・・圧力伝達部材、３．１１・・・
円筒形圧電素子、４・・・固定部材、５・・・セラミッ
ク基板、６・・・電気回路、９・・・ケーブル。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１８第 １ 図 第１図 （ｂ） 第 ２ｒＩＡ （α」 （ｂ〕
同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は分解斜視図、第２
図は従来例を示すせん断効果型の圧力センサで、同図（
ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は分解斜視図ある。 １・・・筺体、２・・・圧力伝達部材、３．１１・・・
円筒形圧電素子、４・・・固定部材、５・・・セラミッ
ク基板、６・・・電気回路、９・・・ケーブル。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１８第 １ 図 第１図 （ｂ） 第 ２ｒＩＡ （α」 （ｂ〕
Claims (2)
- （１） 被測定領域内に受圧面が位置するように取り付
け構造を有する筺体と、前記筺体の内部に設けられ厚さ
方向に分極軸を有し内外周面を電極とする円筒形圧電素
子とを備え、前記円筒型圧電素子は、その一端面の内周
部分を、前記受圧面の圧力を伝達し断熱効果を有する圧
力伝達部材に固定されるとともに、その他端面の外周部
分を金属等の固定部材で保持し、インピーダンス変換回
路、増幅器等の電気回路を構成したセラミック基板と緩
衝部材を挟んで前記固定部材をネジ締め等の部材により
固定されていることを特徴とする圧電型圧力センサ。 - （２） 円筒形圧電素子の内外周面の電極と筺体とが電
気的に絶縁されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の圧電型圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4929587A JPS63215931A (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 圧電型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4929587A JPS63215931A (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 圧電型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63215931A true JPS63215931A (ja) | 1988-09-08 |
Family
ID=12826928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4929587A Pending JPS63215931A (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 圧電型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63215931A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04130052U (ja) * | 1991-05-16 | 1992-11-30 | 日本電子機器株式会社 | 圧力センサ |
-
1987
- 1987-03-04 JP JP4929587A patent/JPS63215931A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04130052U (ja) * | 1991-05-16 | 1992-11-30 | 日本電子機器株式会社 | 圧力センサ |
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