JPS60233523A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はバイモルフ構造の受圧素子を用いた圧力検出器
に関する。

（従来技術） 従来の圧力検出器としては、半導体材料の特性を用いた
もの、機械式のダイヤフラムやベローズなどの変形を検
出するもの、あるいはコンデンサ構造にしてその容量変
化を検出するものがある。

しかし、これらは複雑な製造工程を要したり、構造自体
が複雑化或いは大型化したりして、コストや搭載性、信
頼性などの面で必ずしも充分とは言えない。また、電歪
材料を用いた圧力ゲージについても研究されているが（
例えば、「センサ技術」１９８２年５月号、Ｐ３９〜Ｐ
４３）、圧力ゲージの実装構造や組付性などの面でまだ
充分でない。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記点に鑑み、構造が簡単で組付性に
優れた圧力検出器を提供することにある。

そのため、本発明では、被検出圧力により弾性歪を生ず
る受圧素子として２枚の電歪材料からなる薄板にて構成
されるバイモルフ素子と、この受圧素子を支持し、かつ
この受圧素子の一方の面に接する基準圧力室を有する支
持台と、前記受圧素子の他面に被検出圧力を導入する圧
力導入部材と、前記受圧素子の他面の周端近傍と前記圧
力導入部材との間に密着された環状のＯリングとを備え
たことを特徴とする。

（実施例） 第１図は本発明の圧力検出器の構造を示す断面図である
。■は受圧素子であり、電歪材料からなるバイモルフ構
造となり第２図（Ａ）、（Ｂ）に詳細を示す。１−１．
１−２はバイモルフを構成する電歪材料であり、Ｐｂ　
（Ｍｎ、Ｎｂ）０３とＰ　ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏ３の固溶体か
らなるペロブスカイト構造を持った組成を有するセラミ
ックスなどであり応力を受けると静電容量が変化する特
性がある。

１−３．１−４．１−５は金属薄板であり、前記電歪材
料と熱膨張計数の近いコバールなどであり、バイモルフ
の強度の保持および内部素子や電極を保護する機能を有
している。１−３．　１−５の金属板は素子の外側面に
、１−４は２枚の素子の中間に固着されている。１−３
Ａ、１−４Ａ。

１−５Ａは前記金属板１−３．１−４．１−５とリード
ピン５−１．５−２．５−３とをそれぞれ接続するため
の穴を有する信号取出用の端子部であり、この穴にそれ
ぞれのリードピンが挿入された後に半田などで固着され
る。

１−６．１−７．１−８．１−９は電歪材料１−１．１
−２の両側に形成された電極で、Ａｇなどの導電ペース
トを焼付けたものである。

２は受圧素子１を支持するための支持台で、ＡＢＳ樹脂
やＰＢＴ樹脂により構成されている。２−１は支持台２
の中央にあけられた基準圧力室となる中空部で、この場
合大気圧に保持され、受圧素子１の片面と接している。

また、受圧素子１は支持台２の上端面に接着剤などで固
着されている。

３は樹脂または金属製のキャンプで、受圧素子１の上面
に被検出圧力を導く導入口３−１を有する圧力導入部材
３Ａと、このキャップ３を支持台２の外周端に例えばか
しめなどにより固定するための結合部材３Ｂとから構成
されている。

また、圧力導入部材３Ａの下端面には環状に半円状の溝
３−２が切ってあり、この溝３−２と受圧素子１の上面
との間に環状のＯリング４が挿入されている。この０リ
ング４をキャップ３の圧力導入部材３Ａで押さえつける
ことにより、受圧素子１を支持台２に確実に固定すると
共に、被検出圧力側と基準圧力室側とを気密に分離、保
持している。

６は処理回路部であり、被検出圧力による受圧素子１の
容量変化を電圧の変化などに変換する回路が実装されて
おり、リードピン５−１．５−２゜５−３と電気的に接
続され支持台２の一部に配置されている。

上記構成によると、前記支持台２の中空部２−１は大気
圧に保持され、かつ圧力導入口３−１も大気圧の場合、
受圧素子１には圧力が印加されないため受圧素子１は歪
まない。この時の電歪素子１−１と１′−２の静電容量
ＣＩＯとＣ２０をそれぞれリードピン５−１．５−３お
よび５−２．５−３から取り出しΔＣ＝Ｃ＋ｏ−Ｃ２０
を処理回路部６で演算処理してこの値を基準値とする。

次に、圧力導入口３−１に圧力ＰＩが印加された場合、
受圧素子１には大気圧をＰＯとすれば、Ｐ−Ｐ＋　Ｐａ
　（Ｐ＋＞Ｐａ）の差圧が加わり受圧素子１は下方に変
形を受ける。この時の電歪素子１−１の静電容量は、そ
れぞれＣＩＯが（Ｃ１０＋ΔＣ＋ｏ）・Ｃ２０が（Ｃ２
０−ΔＣ２０）となる。従って八〇＝（Ｃ１０＋ΔＣ２
０）−（Ｃ２ｏ　−Δ　Ｃ２０）　＝　（Ｃ＋　０−Ｃ
２０）　＋　（Δ　Ｃ１０＋ΔＣ２０）となる。通常、
電歪素子１−．１と１−２の厚さと面積を同一とし、Ｃ
＋ｏ＃Ｃ２ｏ。

ΔＣｌ０−ΔＣ２０とするためΔＣ′４２ΔＣＩＯとな
る。このΔＣを電圧値の変化ΔＶに処理回路６にて変換
する。従って圧力導入口３−１の圧力ＰＩの変化がΔＣ
の変化、すなわちΔＶの変化として検出される。

なお、本実施例では、受圧素子１からの電気信号の取り
出しを金属板１−３．１−４．１−５に設けた信号取出
用゛端子部１−３Ａ、１−４Ａ、１−５Ａの穴にリード
ピン５−１．５−２．５−３を直接さし込んで接続して
いるが、リード線を介して端子部１〜３Ａ、１−４Ａ、
１−５Ａとリードピンを接続してもよい。

また、受圧素子１の外側の２枚の金属板１−３゜１〜５
のうち、上側の金属板１−３を省略して、０リング４の
外側の電極面から直接リード線にてリードピン５−１に
接続してもよい。

また、本実施例では、支持台２の中空部２−１を大気圧
としたが、この中空部２−１を真空に封じ絶対圧タイプ
の検出器としてもよい。

（発明の効果） 以上述べた如く本発明では、バイモルフ素子を支持台に
搭載し、圧力導入部材とバイモルフ素子間に環状のＯン
グを密着させて圧力検出器を構成しているから、構造が
簡単で組付性に優れた検出器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す断面図、第２図（
Ａ）、（Ｂ）はバイモルフ素子の断面図及び平面図であ
る。 ｌ・・・バイモルフ素子を構成する受圧素子、２・・・
支持台、３・・・キャップ、３Ａ・・・圧力導入部材、
４・・・Ｏリング、５−１．５−２．５−３・・・リー
ドピン。 代理人弁理士　岡　部　隆 第 ２−１　５−２ 第２図 （Ａ） １；３ １・ （Ｂ） ／譬 −３Ａ ノ １−３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１被検出圧力により弾性歪を生ずる受圧素子として
   ２枚の電歪材料からなる薄板にて構成されるバイモルフ
   素子と、この受圧素子を支持し、かつこの受圧素子の一
   方の面に接する基準圧力室を有する支持台と、前記受圧
   素子の他面に被検出圧力を導入する圧力導入部材と、前
   記受圧素子の他面の周端近傍と前記圧力導入部材との間
   に密着された環状の０リングとを備えたことを特徴とす
   る圧力検出器。 （２）前記バイモルフ素子において、前記２枚の薄板の
   中間部と少なくとも一方の側面に信号取出用端子部を有
   する金属板が固着されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の圧力検出器。