JPH05264391A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPH05264391A JPH05264391A JP4093430A JP9343092A JPH05264391A JP H05264391 A JPH05264391 A JP H05264391A JP 4093430 A JP4093430 A JP 4093430A JP 9343092 A JP9343092 A JP 9343092A JP H05264391 A JPH05264391 A JP H05264391A
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- casing
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
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- G—PHYSICS
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
- G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
- G01L23/10—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by pressure-sensitive members of the piezoelectric type
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/008—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using piezoelectric devices
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/08—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of piezoelectric devices, i.e. electric circuits therefor
- G01L9/085—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of piezoelectric devices, i.e. electric circuits therefor with temperature compensating means
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電体の温度が変化した場合でも、温度依存
性のない安定した圧力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。 【構成】 ケーシング本体１２の大径筒部１２Ａ内に
は、圧電体２０とアッパープレート２２との間に位置し
てチタン酸ストロンチウムからなる誘電体２１を配設す
る。温度変化によって圧電体２０の静電容量が変化する
と、誘電体２１の静電容量は圧電体２０の静電容量と逆
の特性をもって変化し、圧電体２０の静電容量の変化分
を誘電体２１によって相殺することができる。
性のない安定した圧力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。 【構成】 ケーシング本体１２の大径筒部１２Ａ内に
は、圧電体２０とアッパープレート２２との間に位置し
てチタン酸ストロンチウムからなる誘電体２１を配設す
る。温度変化によって圧電体２０の静電容量が変化する
と、誘電体２１の静電容量は圧電体２０の静電容量と逆
の特性をもって変化し、圧電体２０の静電容量の変化分
を誘電体２１によって相殺することができる。
Description
【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。
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、ケーシングと、該ケーシングの
先端側に設けられ、該ケーシングの先端側に外部から作
用する圧力に応じて軸方向に変位するダイヤフラムと、
該ダイヤフラムに当接するように、前記ケーシング内に
設けられた受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して伝達さ
れる前記ダイヤフラムの変位を前記圧力に応じた電圧信
号として出力する圧電体とからなる圧力センサとしての
燃焼圧センサは、例えば実開昭６０−５３５号公報等に
よって知られている。
先端側に設けられ、該ケーシングの先端側に外部から作
用する圧力に応じて軸方向に変位するダイヤフラムと、
該ダイヤフラムに当接するように、前記ケーシング内に
設けられた受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して伝達さ
れる前記ダイヤフラムの変位を前記圧力に応じた電圧信
号として出力する圧電体とからなる圧力センサとしての
燃焼圧センサは、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および図７に基づいて説明する。
る圧電体を図６および図７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。
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、この種の従来技術による燃焼圧セ
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。
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、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に直接伝わって圧電体１が破損するのを防止してい
る。しかし、燃焼室内の高温がケーシング等を介して圧
電体１に伝わって圧電体１の温度が変化すると、該圧電
体１は電極１Ａ，１Ｂ間の静電容量が増加し、圧電体１
から出力される検出信号（電圧信号）が図７中に示す特
性線２の如く、温度と共に上昇してしまうので、圧力セ
ンサの出力から温度変化分を補正しない限り、燃焼圧を
正確に検出することができないという問題がある。
来技術では、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に直接伝わって圧電体１が破損するのを防止してい
る。しかし、燃焼室内の高温がケーシング等を介して圧
電体１に伝わって圧電体１の温度が変化すると、該圧電
体１は電極１Ａ，１Ｂ間の静電容量が増加し、圧電体１
から出力される検出信号（電圧信号）が図７中に示す特
性線２の如く、温度と共に上昇してしまうので、圧力セ
ンサの出力から温度変化分を補正しない限り、燃焼圧を
正確に検出することができないという問題がある。
【０００７】このため、従来技術では、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なっている。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。
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なっている。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。
【０００８】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、温度依存性の小さ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。
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、温度依存性の小さ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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成は、ケーシング内には、温
度に対する静電容量の変化特性が、圧電体が有する特性
と逆の特性を有する誘電体を設け、該誘電体は前記圧電
体に対し圧力の伝達方向に重ね合わせるように配設した
ことにある。
ために本発明が採用する構成は、ケーシング内には、温
度に対する静電容量の変化特性が、圧電体が有する特性
と逆の特性を有する誘電体を設け、該誘電体は前記圧電
体に対し圧力の伝達方向に重ね合わせるように配設した
ことにある。
【００１０】
【作用】上記構成により、温度変化によって圧電体の静
電容量が変化すると、誘電体の静電容量が圧電体の静電
容量とは逆の特性をもって変化するので、圧電体の静電
容量の変化分を誘電体の静電容量の変化分で相殺でき、
圧力センサの出力が温度変化により影響されるのを防止
することができる。
電容量が変化すると、誘電体の静電容量が圧電体の静電
容量とは逆の特性をもって変化するので、圧電体の静電
容量の変化分を誘電体の静電容量の変化分で相殺でき、
圧力センサの出力が温度変化により影響されるのを防止
することができる。
【００１１】
【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４に基づき説明する。
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４に基づき説明する。
【００１２】図中、１１はケーシング、１２は後述する
ダイヤフラム１３、上カバー１４と共に該ケーシング１
１を構成するケーシング本体を示し、該ケーシング本体
１２は、その上端側が上カバー１４によって施蓋され、
後述のコンタクトプレート１７、圧電体２０等を収容し
た大径筒部１２Ａと、該大径筒部１２Ａの下端側から下
向きに縮径するテーパ状の肩部１２Ｂとから構成され、
該肩部１２Ｂの下端側には下向きに伸長し後述の受圧ロ
ッド１５を収容する小径筒状のダイヤフラム１３が一体
的に設けられている。そして、該ケーシング本体１２は
ダイヤフラム１３がエンジン本体の燃焼室内に臨むよう
に、エンジン本体のシリンダヘッドに設けられた段付穴
の段部（いずれも図示せず）に肩部１２Ｂを当接させて
取付けられる。
ダイヤフラム１３、上カバー１４と共に該ケーシング１
１を構成するケーシング本体を示し、該ケーシング本体
１２は、その上端側が上カバー１４によって施蓋され、
後述のコンタクトプレート１７、圧電体２０等を収容し
た大径筒部１２Ａと、該大径筒部１２Ａの下端側から下
向きに縮径するテーパ状の肩部１２Ｂとから構成され、
該肩部１２Ｂの下端側には下向きに伸長し後述の受圧ロ
ッド１５を収容する小径筒状のダイヤフラム１３が一体
的に設けられている。そして、該ケーシング本体１２は
ダイヤフラム１３がエンジン本体の燃焼室内に臨むよう
に、エンジン本体のシリンダヘッドに設けられた段付穴
の段部（いずれも図示せず）に肩部１２Ｂを当接させて
取付けられる。
【００１３】１３はケーシング本体１２の肩部１２Ｂの
下端側に一体形成されたダイヤフラムを示し、該ダイヤ
フラム１３は薄肉な円筒状に形成された小径部１３Ａ
と、該小径部１３Ａの先端部に形成され、燃焼室内に臨
む厚肉円板状の受圧部１３Ｂとからなり、燃焼室内の圧
力（燃焼圧）を受圧すると、この圧力に応じて小径部１
３Ａが軸方向（上，下方向）に撓み、受圧ロッド１５を
軸方向に変位させるものである。
下端側に一体形成されたダイヤフラムを示し、該ダイヤ
フラム１３は薄肉な円筒状に形成された小径部１３Ａ
と、該小径部１３Ａの先端部に形成され、燃焼室内に臨
む厚肉円板状の受圧部１３Ｂとからなり、燃焼室内の圧
力（燃焼圧）を受圧すると、この圧力に応じて小径部１
３Ａが軸方向（上，下方向）に撓み、受圧ロッド１５を
軸方向に変位させるものである。
【００１４】１４はケーシング本体１２の大径筒部１２
Ａの上端側にレーザ溶接等の手段を用いて固着された段
付円筒状の上カバーを示し、該上カバー１４の上側には
シリンダヘッド外へと上向きに突出する縮径部１４Ａが
形成され、該上カバー１４内には後述のリード線１９が
上向きに伸長して設けられている。
Ａの上端側にレーザ溶接等の手段を用いて固着された段
付円筒状の上カバーを示し、該上カバー１４の上側には
シリンダヘッド外へと上向きに突出する縮径部１４Ａが
形成され、該上カバー１４内には後述のリード線１９が
上向きに伸長して設けられている。
【００１５】１５はケーシング本体１２の小径筒部１２
Ｂ内に位置して軸方向に変位可能に設けられたステンレ
ス鋼等からなる受圧ロッドを示し、該受圧ロッド１５
は、小径部１５Ａと、該小径部１５Ａの先端側に形成さ
れ、ダイヤフラム１３の上面側に当接する半球面状の球
面部１５Ｂと、前記小径部１５Ａの基端側にテーパ部１
５Ｃを介して形成された大径の押圧部１５Ｄとから構成
されている。そして、該受圧ロッド１５は、燃焼圧によ
ってダイヤフラム１３が軸方向に撓むと、ケーシング本
体１２内を軸方向に変位し、このダイヤフラム１３の変
位を後述のロアプレート１６等を介して後述の圧電体２
０に伝達するようになっている。
Ｂ内に位置して軸方向に変位可能に設けられたステンレ
ス鋼等からなる受圧ロッドを示し、該受圧ロッド１５
は、小径部１５Ａと、該小径部１５Ａの先端側に形成さ
れ、ダイヤフラム１３の上面側に当接する半球面状の球
面部１５Ｂと、前記小径部１５Ａの基端側にテーパ部１
５Ｃを介して形成された大径の押圧部１５Ｄとから構成
されている。そして、該受圧ロッド１５は、燃焼圧によ
ってダイヤフラム１３が軸方向に撓むと、ケーシング本
体１２内を軸方向に変位し、このダイヤフラム１３の変
位を後述のロアプレート１６等を介して後述の圧電体２
０に伝達するようになっている。
【００１６】１６は前記受圧ロッド１５と圧電体２０と
の間に設けられたロアプレートを示し、該ロアプレート
１６は硬質のセラミック材料等から厚肉の円板状に形成
され、受圧ロッド１５の押圧部１５Ｄ上に配設されてい
る。そして、該ロアプレート１６は前記受圧ロッド１５
と一体的に変位して燃焼圧を圧電体２０に伝達すると共
に、ケーシング１１，受圧ロッド１５と後述のコンタク
トプレート１７とが短絡しないように電気的に絶縁し、
エンジンの燃焼室内の高温が受圧ロッド１５を介して直
接圧電体２０に伝わらないようにしている。
の間に設けられたロアプレートを示し、該ロアプレート
１６は硬質のセラミック材料等から厚肉の円板状に形成
され、受圧ロッド１５の押圧部１５Ｄ上に配設されてい
る。そして、該ロアプレート１６は前記受圧ロッド１５
と一体的に変位して燃焼圧を圧電体２０に伝達すると共
に、ケーシング１１，受圧ロッド１５と後述のコンタク
トプレート１７とが短絡しないように電気的に絶縁し、
エンジンの燃焼室内の高温が受圧ロッド１５を介して直
接圧電体２０に伝わらないようにしている。
【００１７】１７はケーシング本体１２の大径筒部１２
Ａ内に設けられた導電性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１７は円板状のコンタ
クト部１７Ａと、該コンタクト部１７Ａの上側面中央か
ら上向きに伸長する軸部１７Ｂとによって構成されてい
る。ここで、軸部１７Ｂはその外周が絶縁チューブ１８
によって被覆され、該絶縁チューブ１８はコンタクトプ
レート１７と後述する止めねじ２３，上カバー１４との
間等を絶縁している。また、軸部１７Ｂの上端側は上カ
バー１４の縮径部１４Ａ内に伸長して図示しないコント
ロールユニット側に接続されるリード線１９にカシメ固
定されている。
Ａ内に設けられた導電性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１７は円板状のコンタ
クト部１７Ａと、該コンタクト部１７Ａの上側面中央か
ら上向きに伸長する軸部１７Ｂとによって構成されてい
る。ここで、軸部１７Ｂはその外周が絶縁チューブ１８
によって被覆され、該絶縁チューブ１８はコンタクトプ
レート１７と後述する止めねじ２３，上カバー１４との
間等を絶縁している。また、軸部１７Ｂの上端側は上カ
バー１４の縮径部１４Ａ内に伸長して図示しないコント
ロールユニット側に接続されるリード線１９にカシメ固
定されている。
【００１８】２０はケーシング本体１２の大径筒部１２
Ａ内に位置して、コンタクトプレート１７のコンタクト
部１７Ａ上に設けられた圧電体を示し、該圧電体２０は
従来技術で述べた圧電体とほぼ同様に、チタン酸鉛から
環状に形成され、該圧電体２０には図２に示す如く上，
下両端面側にシート状の上側電極２０Ａ，下側電極２０
Ｂが形成されている。
Ａ内に位置して、コンタクトプレート１７のコンタクト
部１７Ａ上に設けられた圧電体を示し、該圧電体２０は
従来技術で述べた圧電体とほぼ同様に、チタン酸鉛から
環状に形成され、該圧電体２０には図２に示す如く上，
下両端面側にシート状の上側電極２０Ａ，下側電極２０
Ｂが形成されている。
【００１９】ここで、該圧電体２０はコンタクトプレー
ト１７の軸部１７Ｂの外側に絶縁チューブ１８を介して
挿通される形でコンタクト部１７Ａと後述の誘電体２１
との間に止めねじ２３によって挟持され、該圧電体２０
の上側電極２０Ａは誘電体２１，後述の上側プレート２
２，止めねじ２３を介してケーシング本体１２側にアー
スされている。また、下側電極２０Ｂはコンタクトプレ
ート１７のコンタクト部１７Ａの上面に当接し、軸部１
７Ｂを介してリード線１９に接続されている。
ト１７の軸部１７Ｂの外側に絶縁チューブ１８を介して
挿通される形でコンタクト部１７Ａと後述の誘電体２１
との間に止めねじ２３によって挟持され、該圧電体２０
の上側電極２０Ａは誘電体２１，後述の上側プレート２
２，止めねじ２３を介してケーシング本体１２側にアー
スされている。また、下側電極２０Ｂはコンタクトプレ
ート１７のコンタクト部１７Ａの上面に当接し、軸部１
７Ｂを介してリード線１９に接続されている。
【００２０】そして、該圧電体２０は受圧ロッド１５，
ロアプレート１６を介して上下方向に圧力が伝達される
と圧縮歪によって分極を生じ、上，下の軸方向に圧力に
対応した電圧を発生するようになっている。また、該圧
電体２０は温度の上昇に伴って電極２０Ａ，２０Ｂ間の
静電容量が図３中に示す特性線２４の如く上昇する。
ロアプレート１６を介して上下方向に圧力が伝達される
と圧縮歪によって分極を生じ、上，下の軸方向に圧力に
対応した電圧を発生するようになっている。また、該圧
電体２０は温度の上昇に伴って電極２０Ａ，２０Ｂ間の
静電容量が図３中に示す特性線２４の如く上昇する。
【００２１】２１はケーシング本体１２の大径筒部１２
Ａ内に位置して前記圧電体２０の上側に設けられた誘電
体を示し、該誘電体２１は例えばチタン酸ストロンチウ
ム等から環状に形成され、該誘電体２１の上，下両端面
側には図２に示す如く、シート状の上側電極２１Ａ，下
側電極２１Ｂが形成されて一種のコンデンサを構成して
いる。ここで、該誘電体２１は常温で前記圧電体２０に
対して静電容量の５〜６倍以上の静電容量を有し、温度
の上昇に対して図３中の特性線２５に示す如く、前記圧
電体２０とは逆に静電容量が減少する特性を有してい
る。そして、該誘電体２１は下側電極２１Ｂが圧電体２
０の上側電極２０Ａに、上側電極２１Ａが後述するアッ
パープレート２２に当接することにより、コンタクトプ
レート１７と止めねじ２３との間で前記圧電体２０と電
気的に直列接続され、ケーシング１１内で圧力の伝達方
向に重ね合されている。
Ａ内に位置して前記圧電体２０の上側に設けられた誘電
体を示し、該誘電体２１は例えばチタン酸ストロンチウ
ム等から環状に形成され、該誘電体２１の上，下両端面
側には図２に示す如く、シート状の上側電極２１Ａ，下
側電極２１Ｂが形成されて一種のコンデンサを構成して
いる。ここで、該誘電体２１は常温で前記圧電体２０に
対して静電容量の５〜６倍以上の静電容量を有し、温度
の上昇に対して図３中の特性線２５に示す如く、前記圧
電体２０とは逆に静電容量が減少する特性を有してい
る。そして、該誘電体２１は下側電極２１Ｂが圧電体２
０の上側電極２０Ａに、上側電極２１Ａが後述するアッ
パープレート２２に当接することにより、コンタクトプ
レート１７と止めねじ２３との間で前記圧電体２０と電
気的に直列接続され、ケーシング１１内で圧力の伝達方
向に重ね合されている。
【００２２】２２は誘電体２１の上側電極２１Ａに当接
する上側プレートを示し、該上側プレート２２は薄肉の
金属から環状に形成され、止めねじ２３によって圧電体
２０，誘電体２１等を押圧して固定し、止めねじ２３で
誘電体２１等が損傷するのを防止し、該誘電体２１の上
側電極２１Ａとケーシング本体１２とを止めねじ２３を
介して電気的に接続するものである。
する上側プレートを示し、該上側プレート２２は薄肉の
金属から環状に形成され、止めねじ２３によって圧電体
２０，誘電体２１等を押圧して固定し、止めねじ２３で
誘電体２１等が損傷するのを防止し、該誘電体２１の上
側電極２１Ａとケーシング本体１２とを止めねじ２３を
介して電気的に接続するものである。
【００２３】２３はケーシング本体１２の大径筒部１２
Ａ内に螺着され、先端部がアッパープレート２２の上面
側に当接した止めねじを示し、該止めねじ２３は、アッ
パープレート２１，コンタクトプレート１７を介して圧
電体２０を上下から所定の荷重で押圧して初期荷重を加
えると共に、該圧電体２０、受圧ロッド１５等をダイヤ
フラム１３との間に挟持して固定するものである。
Ａ内に螺着され、先端部がアッパープレート２２の上面
側に当接した止めねじを示し、該止めねじ２３は、アッ
パープレート２１，コンタクトプレート１７を介して圧
電体２０を上下から所定の荷重で押圧して初期荷重を加
えると共に、該圧電体２０、受圧ロッド１５等をダイヤ
フラム１３との間に挟持して固定するものである。
【００２４】本実施例による燃焼圧センサは上述の如き
構成を有するもので、次にその作動について説明する。
構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００２５】まず、エンジンの燃焼室内の混合気が点火
されて燃焼圧が発生し、この燃焼圧によりダイヤフラム
１３が軸方向に撓むと、受圧ロッド１５が軸方向に変位
し、この変位は押圧部１５Ｄおよびロアプレート１６を
介してコンタクトプレート１７のコンタクト部１７Ａに
上向きに伝達される。これにより、コンタクト部１７Ａ
と止めねじ２３との間で圧電体２０が圧縮され、該圧電
体２０は圧縮歪によって分極を生じ、前記圧力に対応し
た電圧を軸方向に発生する。そして、この電圧は下側電
極２０Ｂ側からコンタクトプレート１７，リード線１９
を介して外部に導出され、図示しないコントロールユニ
ットに向けて出力される。
されて燃焼圧が発生し、この燃焼圧によりダイヤフラム
１３が軸方向に撓むと、受圧ロッド１５が軸方向に変位
し、この変位は押圧部１５Ｄおよびロアプレート１６を
介してコンタクトプレート１７のコンタクト部１７Ａに
上向きに伝達される。これにより、コンタクト部１７Ａ
と止めねじ２３との間で圧電体２０が圧縮され、該圧電
体２０は圧縮歪によって分極を生じ、前記圧力に対応し
た電圧を軸方向に発生する。そして、この電圧は下側電
極２０Ｂ側からコンタクトプレート１７，リード線１９
を介して外部に導出され、図示しないコントロールユニ
ットに向けて出力される。
【００２６】一方、燃焼室からの高温によりケーシング
１１の温度が上昇すると、これにより、圧電体２０の静
電容量が図３中に示す特性線２４の如く上昇してしま
う。
１１の温度が上昇すると、これにより、圧電体２０の静
電容量が図３中に示す特性線２４の如く上昇してしま
う。
【００２７】しかし、本実施例では、上，下両端面に電
極２１Ａ，２１Ｂが形成され、上側電極２１Ａと下側電
極２１Ｂ間の静電容量が圧電体２０の５〜６倍となるチ
タン酸ストロンチウムからなる誘電体２１を圧電体２０
の上側で圧力伝達方向に重ね合わせて設け、該誘電体２
１は温度上昇によって静電容量が図３中に特性線２５の
如く減少するから、誘電体２１の温度を圧電体２０の温
度とほぼ等しい条件として、両者の静電容量の変化分を
相殺でき、圧電体２０の下側電極２０Ｂと誘電体２１の
上側電極２１Ａとの間の静電容量を温度に関係なくほぼ
一定にすることができると共に、このときの圧力センサ
からの検出信号（電圧信号）が図４中の特性線２６の如
く、温度によって影響されるのを小さく抑えることがで
きる。
極２１Ａ，２１Ｂが形成され、上側電極２１Ａと下側電
極２１Ｂ間の静電容量が圧電体２０の５〜６倍となるチ
タン酸ストロンチウムからなる誘電体２１を圧電体２０
の上側で圧力伝達方向に重ね合わせて設け、該誘電体２
１は温度上昇によって静電容量が図３中に特性線２５の
如く減少するから、誘電体２１の温度を圧電体２０の温
度とほぼ等しい条件として、両者の静電容量の変化分を
相殺でき、圧電体２０の下側電極２０Ｂと誘電体２１の
上側電極２１Ａとの間の静電容量を温度に関係なくほぼ
一定にすることができると共に、このときの圧力センサ
からの検出信号（電圧信号）が図４中の特性線２６の如
く、温度によって影響されるのを小さく抑えることがで
きる。
【００２８】従って、本実施例によれば、燃焼室内の燃
焼圧を長期に亘り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る。
そして、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
簡略化できる。
焼圧を長期に亘り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る。
そして、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
簡略化できる。
【００２９】さらに、本実施例によれば、ケーシング本
体１２の大径筒部１２Ａ内には誘電体２１を軸（圧力伝
達）方向で圧電体２０に重ね合わせて配設する構成を採
用したから、ケーシング本体１２の大径筒部１２Ａ内に
コンタクトプレート１７の軸部１７Ｂに沿わせて圧電体
２０，誘電体２１を落し込むだけで圧電体２０，誘電体
２１の位置決めを行うことができ、構造を複雑にするこ
となく圧力センサを組み立てることができる等、種々の
効果を奏する。
体１２の大径筒部１２Ａ内には誘電体２１を軸（圧力伝
達）方向で圧電体２０に重ね合わせて配設する構成を採
用したから、ケーシング本体１２の大径筒部１２Ａ内に
コンタクトプレート１７の軸部１７Ｂに沿わせて圧電体
２０，誘電体２１を落し込むだけで圧電体２０，誘電体
２１の位置決めを行うことができ、構造を複雑にするこ
となく圧力センサを組み立てることができる等、種々の
効果を奏する。
【００３０】なお、前記実施例では、誘電体２１をチタ
ン酸ストロンチウム等によって形成し、その上，下各端
面に上側電極２１Ａ，下側電極２１Ｂを形成するものと
して説明したが、本発明はこれに限らず、例えば誘電体
２１の上，下両端面を鏡面状に研磨して仕上げ、アッパ
ープレート２２は軟らかい銅板等によって形成すれば、
圧電体２０の上側電極２０Ａとチタン酸ストロンチウム
およびアッパープレート２２が止めねじ２３によって押
圧されて密着し、電気的に接続されるので、各電極２１
Ａ，２１Ｂは省略することも可能である。
ン酸ストロンチウム等によって形成し、その上，下各端
面に上側電極２１Ａ，下側電極２１Ｂを形成するものと
して説明したが、本発明はこれに限らず、例えば誘電体
２１の上，下両端面を鏡面状に研磨して仕上げ、アッパ
ープレート２２は軟らかい銅板等によって形成すれば、
圧電体２０の上側電極２０Ａとチタン酸ストロンチウム
およびアッパープレート２２が止めねじ２３によって押
圧されて密着し、電気的に接続されるので、各電極２１
Ａ，２１Ｂは省略することも可能である。
【００３１】また、前記実施例ではケーシング本体１２
と一体に設けられるダイヤフラム１３を薄肉円筒状の小
径部１３Ａと該小径部１３Ａの先端側に形成される厚肉
の受圧部１３Ｂとから構成するものとして述べたが、図
５に示す変形例の如く、ダイヤフラム１３′はケーシン
グ本体１２の肩部１２Ｂの下端側から下向きに伸長する
小径筒部１３Ａ′と、該小径筒部１３Ａ′の下端側を閉
塞する薄肉円板状の受圧部１３Ｂ′とから構成し、受圧
ロッド１５の球面部１５Ｂを該受圧部１３Ｂ′の中央に
当接させるように配設してもよい。
と一体に設けられるダイヤフラム１３を薄肉円筒状の小
径部１３Ａと該小径部１３Ａの先端側に形成される厚肉
の受圧部１３Ｂとから構成するものとして述べたが、図
５に示す変形例の如く、ダイヤフラム１３′はケーシン
グ本体１２の肩部１２Ｂの下端側から下向きに伸長する
小径筒部１３Ａ′と、該小径筒部１３Ａ′の下端側を閉
塞する薄肉円板状の受圧部１３Ｂ′とから構成し、受圧
ロッド１５の球面部１５Ｂを該受圧部１３Ｂ′の中央に
当接させるように配設してもよい。
【００３２】さらに、前記実施例では、圧力センサを燃
焼圧センサに用いた場合を例に挙げて説明したが、本発
明はこれに限らず、例えば空気、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。一方、車輌のノッキングを検出する
ノッキングセンサに用いてもよい。
焼圧センサに用いた場合を例に挙げて説明したが、本発
明はこれに限らず、例えば空気、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。一方、車輌のノッキングを検出する
ノッキングセンサに用いてもよい。
【００３３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、ケ
ーシング内には、温度に対する静電容量の変化特性が、
圧電体が有する特性と逆の特性を有する誘電体を設け、
該誘電体は前記圧電体に対し圧力の伝達方向に重ね合わ
せるように配設したから、温度変化によって圧電体の静
電容量が変化すると、誘電体の静電容量が圧電体の静電
容量とは逆の特性をもって変化するようになり、圧電体
の静電容量の変化分を誘電体の静電容量の変化分で相殺
でき、全体の静電容量を広い温度範囲に亘ってほぼ一定
にすることができると共に、圧力センサの出力が温度変
化によって影響されるのを効果的に防止することができ
る。
ーシング内には、温度に対する静電容量の変化特性が、
圧電体が有する特性と逆の特性を有する誘電体を設け、
該誘電体は前記圧電体に対し圧力の伝達方向に重ね合わ
せるように配設したから、温度変化によって圧電体の静
電容量が変化すると、誘電体の静電容量が圧電体の静電
容量とは逆の特性をもって変化するようになり、圧電体
の静電容量の変化分を誘電体の静電容量の変化分で相殺
でき、全体の静電容量を広い温度範囲に亘ってほぼ一定
にすることができると共に、圧力センサの出力が温度変
化によって影響されるのを効果的に防止することができ
る。
【００３４】従って、燃焼室内の燃焼圧を長期に亘り高
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る。そして、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できると共
に、圧力センサ自体の構造を複雑にすることなく温度補
正機能を有する圧力センサを提供することができる。
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る。そして、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できると共
に、圧力センサ自体の構造を複雑にすることなく温度補
正機能を有する圧力センサを提供することができる。
【図１】本発明の実施例を示す燃焼圧センサの縦断面図
である。
である。
【図２】図１中の要部拡大図である。
【図３】圧電体および誘電体の温度と静電容量の関係を
示す特性線図である。
示す特性線図である。
【図４】圧力センサの検出信号と温度との関係を示す特
性線図である。
性線図である。
【図５】変形例によるダイヤフラムおよび受圧ロッドを
示す要部拡大図である。
示す要部拡大図である。
【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。
体の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図７】図６中の圧電体の検出信号と温度との関係を示
す特性線図である。
す特性線図である。
１１ ケーシング １２ ケーシング本体 １３ ダイヤフラム １５ 受圧ロッド ２０ 圧電体 ２１ 誘電体
Claims (1)
- 【請求項１】 ケーシングと、該ケーシングの先端側に
設けられ、該ケーシングの先端側に外部から作用する圧
力に応じて軸方向に変位するダイヤフラムと、該ダイヤ
フラムに当接するように前記ケーシング内に設けられた
受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して伝達される前記ダ
イヤフラムの変位を前記圧力に応じた電圧信号として出
力する圧電体とからなる圧力センサにおいて、前記ケー
シング内には、温度に対する静電容量の変化特性が、前
記圧電体が有する特性と逆の特性を有する誘電体を設
け、該誘電体は前記圧電体に対し圧力の伝達方向に重ね
合わせるように配設したことを特徴とする圧力センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4093430A JPH05264391A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 圧力センサ |
| DE4308666A DE4308666C2 (de) | 1992-03-19 | 1993-03-18 | Drucksensor |
| US08/277,026 US5517073A (en) | 1992-03-19 | 1994-07-19 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4093430A JPH05264391A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264391A true JPH05264391A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=14082096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4093430A Pending JPH05264391A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 圧力センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5517073A (ja) |
| JP (1) | JPH05264391A (ja) |
| DE (1) | DE4308666C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007132697A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Denso Corp | 圧力センサ |
| JP2019082332A (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-30 | シチズンファインデバイス株式会社 | 圧力検出装置、圧電素子 |
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| AT401201B (de) * | 1994-03-03 | 1996-07-25 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Piezoelektrisches messelement |
| JP3432001B2 (ja) * | 1994-06-27 | 2003-07-28 | キヤノン株式会社 | 振動波装置 |
| JP3271517B2 (ja) * | 1996-04-05 | 2002-04-02 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
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| JP3266031B2 (ja) * | 1996-04-18 | 2002-03-18 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子およびそれを用いた電子部品 |
| US5939819A (en) * | 1996-04-18 | 1999-08-17 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Electronic component and ladder filter |
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1992
- 1992-03-19 JP JP4093430A patent/JPH05264391A/ja active Pending
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- 1993-03-18 DE DE4308666A patent/DE4308666C2/de not_active Expired - Fee Related
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