JPS6348296B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は強誘電体の圧電効果を利用した圧電式
の圧力検出器に関し、特に負圧をも計測できるよ
うに、感圧素子に予め荷重をかけておくための予
荷重用カバーをかぶせた圧力検出器に関する。

従来の予荷重用カバーを有する圧力検出器は第
１図及び第３図に図示する通りで、第１図は圧力
検出器の全体構成を示す縦断面図、第３図は圧力
検出器の感圧素子部分の詳細構成を示す部分縦断
面図である。１は圧力検出器、１４は感圧素子で
その圧電体部分１４０は一般に水晶もしくはチタ
ン酸鉛、ジルコニア酸鉛磁器等の磁気で出来てお
り、上下両端面に出力用電極１４１、接地用電極
１４２が形成してあり、予荷重用カバー１６及び
ダイヤフラム１５等により押圧することにより圧
力検出器本体、ダイヤフラム１５等との電気的導
通を保つている。１７はリード線で、前記出力用
電極１４１と電極１１とを接続している。１２は
絶縁体、１３はハウジングである。

第２図は前記従来の圧力検出器を内燃機関のシ
リンダー内の燃焼ガス圧を計測するのに用いた場
合の使用状態を示し、圧力検出器１はシリンダー
ヘツド２に螺着されている。３はシール用スリー
ブ、４はシリンダーの燃焼室である。この使用状
態の場合には圧力検出器は内燃機関の燃焼ガス圧
等の高温の流体の圧力を計測することになり、感
圧素子１４は高温の流体と直接接することになる
ので、感圧素子に多量の熱が流入して圧電体より
なる感圧素子１４の電極はなれ、うき等による零
点移動、感度劣化等の不具合が生じ、また極めて
高温になると圧電体が圧電効果を示さなくなると
いう不具合を生ずる。また、感圧素子１４は前述
のように磁器で出来ており、一方予荷重用カバー
１６は金属で出来ているから、それぞれの熱膨張
係数が異るので、感圧素子と予荷重用カバーとで
は、温度による伸びはそれぞれ異るため、温度が
上昇すると、感圧素子に予めかけておいた荷重の
値が変つたり、荷重がかからなくなつたりする。
また感圧素子の接地用電極１４２が予荷重用カバ
ー１６より離れて電気的導通が不安定になること
が起こる。

本発明は、前述のように、高温の被測定流体よ
り感圧素子に多量の熱が流入するのを防止して、
感圧素子に生ずる不具合を除くと共に、熱膨張係
数の差による不具合を除くため、予荷重用カバー
を伸縮しやすい構造にしたものである。

以下本発明になる圧力検出器を図について説明
する。第４図は本発明圧力検出器の第１実施例を
示し、圧力検出器本体の内側に形成した袋形状の
底面に圧電体よりなる感圧素子１４を設け、該感
圧素子１４を被つて押圧し該感圧素子に予め荷重
を与えるようにした予荷重用カバー１６を設け、
該予荷重用カバー１６の下端面と前記袋形状の入
口部を密封するダイヤフラム１５との間に、細い
棒状体よりなる受圧栓１８を挿設してある、該受
圧栓１８は前記ダイヤフラム１５が受けた燃焼室
よりの燃焼ガス圧を感圧素子１４に伝える圧力媒
体の機能を有する。そして前記予荷重用カバー１
６の側面はベローズ形状１６１に形成してある。
１９１はハウジング１３に形成したフランジ部、
１９２は取付用のネジ部である。

次に上記構成になる本発明圧力検出器の作用を
説明する。シリンダーの燃焼室より多量の熱がダ
イヤフラム１５に伝わるが、圧力媒体たる受圧栓
１８は細い棒状体に形成してあるから多量の熱は
伝わり難く予荷重用カバー１６を介して感圧素子
１４に伝わる熱は少なくなり、前述のように多量
の熱により圧電体よりなる感圧素子１４が損傷を
受けるということが防止される。

前述のように、受圧栓１８を設けることにより
多量の熱が予荷重用カバー１６及び感圧素子１４
に流入することは防止されるが、多少の熱は予荷
重用カバー１６及び感圧素子１４に伝わり、温度
が上昇する。しかし予荷重用カバー１６の側面を
ベローズ形状に形成してあるから、予荷重用カバ
ー１６の温度が上昇して膨張しても、その伸びは
ベローズ形状１６１によつて吸収され、予荷重用
カバー１６と感圧素子１４との接触を一定に保つ
ことができる。第５図は本発明になる圧力検出器
の第２実施例を示し、予荷重用カバーの下端面を
ダイヤフラム形状１６２に形成し、該ダイヤフラ
ム形状の中央部とダイヤフラム１５との間に、圧
力媒体となる棒状体の受圧栓１８を挿設し、該受
圧栓１８により予荷重用カバーを押圧している。
この実施例では、温度上昇により予荷重用カバー
のダイヤフラム形状の中央部が上方に押上げら
れ、感圧素子１４との接触を一定に保持すること
ができる。またこの予荷重用カバーをバネ材で形
成すれば耐久性を増し、更に安定して感圧素子に
荷重をかけることができる。第６図は本発明にな
る圧力検出器の第３実施例を示し、感圧素子１４
とダイヤフラム１５との間に、中間部を細い棒状
体とし上下両端面に前記中間部より径の大きい平
板部を形成した圧力媒体たる受圧栓１８を挿設
し、感圧素子側の前記受圧栓の平板部下端と圧力
検出器の袋形状部の底面との間に、下端面をダイ
ヤフラム形状１６２にした予荷重用カバーを配設
し、圧力検出器の袋形状部の入口部側にスプリン
グ受部１９３をハウジングと一体に突設し、前記
予荷重用カバーのダイヤフラム形状１６２の下端
面と前記スプリング受部１９３との間にスプリン
グを挿設してある。

この実施例では予荷重用カバーのダイヤフラム
形状部をスプリングで押圧しているから、感圧素
子と予荷重用カバーとの熱膨張係数の差による圧
力応答感度の劣化を防止することができ、また感
圧素子に大きな荷重を容易にかけることができ
る。

なお、前記第５図及び第６図に図示した圧力媒
体たる受圧栓１８は、細い棒状体で形成してある
ことにより、多量の熱を有するシリンダーの燃焼
室より感圧素子に伝わる熱を少なくし、感圧素子
が多量の熱により損傷することを防止する機能を
有している。

上述のように、本発明になる圧力検出器におい
ては、感圧素子を被つている予荷重用カバーとダ
イヤフラムとの間に圧力媒体たる受圧栓を挿設し
てあるから、高温の被測定流体より感圧素子に流
入する熱を少なくして圧電体よりなる感圧素子に
高温により生じやすい不具合を除くことができる
と共に、予荷重用カバーを伸縮性を持つた構造に
してあるから、予荷重用カバーと感圧素子とが温
度上昇してもその熱膨張係数の差による伸びの差
に基づく荷重値の変化、電気的導通不安定等の不
具合を除くことが出来るという効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の予荷重用カバーを有する圧力検
出器の全体構成を示す縦断面図、第２図は圧力検
出器を内燃機関のシリンダーの燃焼ガス圧を測定
するのに用いた場合の使用状態を示す縦断面図、
第３図は第１図図示の従来の圧力検出器の感圧素
子部の詳細構成を示す部分縦断面図、第４図、第
５図及び第６図はそれぞれ本発明になる圧力検出
器の第１、第２及び第３実施例を示す縦断面図
で、図中同一符号は同一または均等部分を示す。 １…圧力検出器、２…シリンダーベツド、４…
燃焼室、１１…電極、１４１…出力用電極、１４
２…接地用電極、１４０…圧電体、１４…感圧素
子、１５…ダイヤフラム、１６…予荷重用カバ
ー、１６１…ベローズ形状、１６２…ダイヤフラ
ム形状、１７…リード線、１８…圧力媒体たる受
圧栓、２０…スプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力検出器本体の内側の形状を袋形状とし、
   前記袋形状の底面に圧電体より成る感圧素子を設
   け、前記袋形状の入口部を密封するダイヤフラム
   を設け、前記感圧素子を被つて押圧し前記感圧素
   子に予め荷重を与えるようにした予荷重用カバー
   を設けた圧力検出器において、前記ダイヤフラム
   と前記予荷重用カバーとの間に圧力媒体たる受圧
   栓を挿設すると共に、前記予荷重用カバーを伸縮
   性を持たせた構造とすることを特徴とする圧力検
   出器。 ２ 前記予荷重用カバーの側面をベローズ形状に
   形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の圧力検出器。 ３ 前記予荷重用カバーの下端面をダイヤフラム
   形状に形成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の圧力検出器。 ４ 前記予荷重用カバーの下端面を、ダイヤフラ
   ム形状に形成し、且つスプリングで押圧したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の圧力
   検出器。 ５ 前記予荷重用カバーをバネ材で形成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第３項または第４項
   に記載の圧力検出器。