JP2580115B2

JP2580115B2 - 圧力検出器

Info

Publication number: JP2580115B2
Application number: JP60282234A
Authority: JP
Inventors: 一徳鈴木; 眞尾崎
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1985-12-16
Filing date: 1985-12-16
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JPS62140038A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば内燃機関の燃焼室内の圧力を直接検
出するのに好適な圧力検出器に関するものであり、特に
圧電素子の温度変化による圧力検出過程における出力特
性の変化を補償する温度補償用の圧電素子の取付け構造
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の圧電型圧力検出器においては、第４図
にその電気回路図を示すように、圧電素子1aからの出力
をインピーダンス変換回路に入力し、その出力信号を得
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この種の圧電素子を例えばエンジンの制御系
統等の温度変化の激しい場所で使用すると、圧電素子の
持つパイロ効果により発生する電荷をも出力されてしま
い温度ドリフトが生じ、正確な圧力検出が行われないと
いう問題がある。

そこで、本発明では、圧電素子の圧力検出過程におい
て、温度変化により出力特性が変化するのを極力抑える
ことによって温度補償を行なえる圧力検出器を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明は、筒状ハウジン
グと、該ハウジング内に配置され、圧力検出用の第１の
圧電素子と、前記ハウジング内に、該ハウジングの軸方
向において、前記第１の圧電素子と所定の距離隔てて配
置され、前記第１の圧電素子の分極方向とは逆の分極方
向を有し、前記第１の圧電素子と並列接続されている温
度補償用の第２の圧電素子と、前記第１の圧電素子と前
記第２の圧電素子との間に介在し、前記第１の圧電素子
が受けた圧力を前記第２の圧電素子に伝達することを防
止する圧力伝達防止部材と、を具備する圧力検出器を提
供するものである。

本発明構造によれば、第１の圧電素子には、圧電効果
による電荷と、温度変化から起こるパイロ効果による電
荷とが発生するが、第２の圧電素子にもパイロ効果によ
る電荷が発生しており、両者の圧電素子の分極方向が逆
になるような関係にて並列接続してあるので両者のパイ
ロ効果による電荷は打ち消し合い、パイロ効果による影
響を十分抑えることができる。

さらに、本願発明においては、第１の圧電素子と第２
の圧電素子との間に圧力伝達防止部材を介在させたの
で、第２の圧電素子は第１の圧電素子が受ける圧力をほ
とんど受けることがない。そのため、第２の圧電素子に
よって、第１の圧電素子の温度補償を確実に行うことが
てきる。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例について説明する。第
１図は本発明の圧力検出器の第１実施例の構成を示す要
部縦断面図、第２図は本発明の圧力検出器の等価回路を
示す回路図、第３図は第１図図示の本発明の圧力検出器
における第１の圧電素子又は第２の圧電素子及びそれぞ
れの電極の拡大模式図で、本発明の圧力検出器は前記第
２図図示の破線部分、即ちセンサ部の構造に関するもの
である。

第１図において、ダイヤフラム５は例えばSUS（ステ
ンレス鋼）等の金属部材からなるハウジング７に全周溶
接され、ダイヤフラム５が例えば内燃機関の燃焼圧力等
の被検出圧力を受けて変形すると、ロッド６が上部に押
し上げられる。リング状に形成された圧力検出用の第１
の圧電素子1aには上下にそれぞれ銀電極11b及び11aを設
け、又同じくリング状に形成され、第１の圧電素子1aと
同じ温度特性をもつ温度検出用の第２の圧電素子1bにも
上下にそれぞれ銀電極11d及び11cを設ける。さらに電気
的接続を確実にするため銀電極11b及び11aの外側にそれ
ぞれ電極板9b及び9aを設け、又銀電極11d及び11cの外側
にそれぞれ9d及び9cを設ける。出力取り出し側の電極板
9a及び9dを圧力伝達防止部材である打ち込みリング12か
ら絶縁するため、圧電素子1a及び1bの側面にリング状の
テフロン等から成る絶縁体3a及び3bをそれぞれ配置す
る。同じくテフロン等から成る絶縁体10は電極板9aとリ
ード線８を打ち込みリング12と絶縁するようにハウジン
グ７内面に配置する。また、ネジ部7aは圧力検出器本体
をエンジン本体等に固定するためのものである。アルミ
ナ等から成る絶縁体2aは電極板9aとロッド６とを絶縁
し、ロッド６からの断熱をする。同じくアルミナ等から
成る絶縁体2bは電極板9dを固定すると共に、打ち込みリ
ング12との絶縁をし、金属製の固定リング13をハウジン
グ７にスポット溶接することにより固定される。打ち込
みリング12は例えばSUS等の金属部材から成り、ハウジ
ング７内に圧入することにより、プリロードカバー４の
弾性力により予荷重が絶縁対2a及び第１の圧電素子1aに
かかり、その予荷重の値が所定の値になるように調整す
る。リード線８には電極板9a及び9dがスポット溶接又は
ロウ付けされており、第２図に示すように第１の圧電素
子1a及び第２の圧電素子1bより発生する電荷を端子S1よ
り出力し、インピーダンス変換回路に入力している。
又、電極板9b及び9cは打ち込みリング12と圧着接触して
おり、ハウジング７を介して例えばエンジン本体等に電
気的に接続され（第２図中端子S2）、電気的に接地され
ている。尚、第２図において図中矢印はそれぞれの圧電
素子の分極方向を示しており、その分極方向はそれぞれ
の圧電素子の製造過程において、圧電素子の両面にある
電極に電圧を印加することによって、あらかじめ決めら
れた分極方向が与えられている。第３図（ａ）の第１の
圧電素子部拡大図及び同図（ｂ）の第２の圧電素子部拡
大図に示すように、それぞれの銀電極11aと11b及び11c
と11dの面積は、温度変化から起こるパイロ効果によっ
て発生する電荷量が一致するように、大きさを変えて調
節している。ここでこれら圧電素子1a,1bよりパイロ効
果によって発生する電荷量は、基本的には圧電素子表面
に形成した銀電極11a〜11dの面積によって決定され、圧
電素子の寸法形状にはほとんど影響されない。従って上
記した如く、両圧電素子1a,1bの温度が常に共にほぼ同
じであれば両電極面積はほぼ同じとすれば良いが、両圧
電素子間に所定の温度差が生じる構造の場合には、その
温度差分を考慮して電極面積を異ならせ、パイロ効果に
より発生する電荷量がほぼ一致するように調整する必要
があるためである。

なお、第１図から明白なように、第１の圧電素子1aと
第２の圧電素子1bとはハウジング７の軸方向において互
いに所定の距離隔てて配置されている。このため、ハウ
ジング７に作用する圧力、即ちロッド６に作用する圧力
は第１の圧電素子1aに作用するが、第２の圧電素子1bに
は作用しないことは明らかである。

そこで上記構成によると、ダイヤフラム５が圧力を受
け変形するとロッド６が上部に押し上げられ、第１の圧
電素子1aに応力が伝達され圧電効果により応力に応じた
電荷が発生する。さらに、パイロ効果によっても電荷が
発生するが、同時に第２の圧電素子1bにもパイロ効果に
より同量の電荷が発生しており、両者は打ち消し合うか
ら結局パイロ効果による影響を全く受けず、圧電効果に
より第１の圧電素子1aに発生した電荷だけが出力され、
リード線８を通してインピーダンス変換回路に入力され
る。

尚、第２の圧力素子1bの取付け構造は上記の実施例に
限定されることなく以下の様に種々変形可能である。

（１）第５図の第２実施例の要部縦断面図（ａ）及び第
２の圧電素子部の拡大図（ｂ）に示すように、第２の圧
電素子1bの銀電極11dと電極板9d、及び銀電極11cと打ち
込みリング12をそれぞれ導電性接着剤14で接着し、その
後上部をポッティング材15で充満してもよい。

（２）第６図の第３実施例の要部縦断面図に示すよう
に、第２の圧電素子1bと絶縁対2bを締付けリング16で押
さえつけ、ネジ締めすることにより固定してもよい。
又、同図に示すように、電極板9aとリード線８の溶接部
を絶縁チューブ17により絶縁してもよい。

（３）第７図の第４実施例の要部縦断面図に示すよう
に、第２の圧電素子1bと絶縁体2bを、固定カバー18を打
ち込みリング12に溶接することにより固定してもよい。
又、リード線を8a及び8bの二本設け、それぞれ電極板9a
及び9dを接続し、絶縁チューブ17により絶縁してもよ
い。尚、リード線8aと8bは電気的に接続されている。

（４）第２の圧電素子1bの形状はリング状に限定される
ことなく円板状等であってもよい。このことは第１の圧
電素子1aにおいても同様である。

（５）第２の圧電素子1bと第１の圧電素子1aの大きさ及
び厚さは、上記第１実施例に示すように違っていてもよ
いし、又同じでもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の圧力検出器においては、
第２の圧電素子をパイロ効果による影響がなくなるよう
に第１の圧電素子と電気的に並列接続してあり、しか
も、第２の圧電素子は外部からの圧力がかからない場所
に配置してあるので、第２の圧電素子において圧電効果
による余分な電荷が発生するのを防ぎ、より正確な温度
補償が行われるという効果がある。

又、本発明では、圧力検出用の第１の圧電素子と温度
補償用の第２の圧電素子とをハウジングの軸方向におい
て互いに所定の距離隔てて配置してあるため、第２の圧
電素子に対して確実に圧力伝達を遮断することができる
という効果がある。更には、ハウジングの軸方向に第１
及び第２の圧電素子を配置するため、例えば両圧電素子
を並列配置する場合のように圧力分布、温度分布による
圧力検出精度の低下、ハウジングの径方向の寸法拡大と
いった問題を解決することができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧力検出器の第１実施例の構成を示す
要部縦断面図、第２図は本発明の圧力検出器の等価回路
を示す回路図、第３図（ａ）は第１実施例の第１の圧電
素子部拡大図、同図（ｂ）は第２の圧電素子部拡大図、
第４図は従来技術を示す電気回路図、第５図（ａ）は第
２実施例の要部縦断面図、同図（ｂ）は第２の圧電素子
部の拡大図、第６図は第３実施例の要部縦断面図、第７
図は第４実施例の要部縦断面図である。 1a……圧力検出用の第１の圧電素子,1b……温度補償用
の第２の圧電素子,2a,2b……絶縁体,3a,3b,10……絶縁
体,4……プリロードカバー,5……ダイヤフラム,6……ロ
ッド,7……ハウジング,8……リード線,9a,9b,9c,9d……
電極板,11a,11b,11c,11d……銀電極,12……打ち込みリ
ング,13……固定リング。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状ハウジングと、該ハウジング内に配置
され、圧力検出用の第１の圧電素子と、前記ハウジング内に、該ハウジングの軸方向において、
前記第１の圧電素子と所定の距離隔てて配置され、前記
第１の圧電素子の分極方向とは逆の分極方向を有し、前
記第１の圧電素子と並列接続されている温度補償用の第
２の圧電素子と、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子との間に介在
し、前記第１の圧電素子が受けた圧力を前記第２の圧電
素子に伝達することを防止する圧力伝達防止部材と、を具備することを特徴とする圧力検出器。