JPH0719981A - 高温用圧力センサ - Google Patents
高温用圧力センサInfo
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- JPH0719981A JPH0719981A JP5130279A JP13027993A JPH0719981A JP H0719981 A JPH0719981 A JP H0719981A JP 5130279 A JP5130279 A JP 5130279A JP 13027993 A JP13027993 A JP 13027993A JP H0719981 A JPH0719981 A JP H0719981A
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- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01L23/18—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 resistance strain gauges
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- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
- G01L19/0681—Protection against excessive heat
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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
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
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- G01L9/006—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of metallic strain gauges fixed to an element other than the pressure transmitting diaphragm
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ダイヤフラム部の厚さ方向の温度差の変動に伴
うダイヤフラム部の熱撓み量（軸方向）の変化に起因す
る出力誤差を低減する。 【構成】ダイヤフラム部２０の被測定圧力作用面Ａに高
温流体の圧力が作用すると、ダイヤフラム部２０が撓
み、この撓みは圧力伝達部材７、８を通じて感歪素子６
に伝達され、感歪素子６は受容する圧力に応じた電気信
号を出力する。第１発明では、ダイヤフラム部２の中央
部が高温流体と反対側へ窪んでいるので、また、第２発
明では、断熱プレートが高温流体などからダイヤフラム
部の表面Ａをに放射される放射熱の多くを遮断するの
で、ダイヤフラム部２の上記撓みが低減され、それによ
る出力誤差が削減できる。
うダイヤフラム部の熱撓み量（軸方向）の変化に起因す
る出力誤差を低減する。 【構成】ダイヤフラム部２０の被測定圧力作用面Ａに高
温流体の圧力が作用すると、ダイヤフラム部２０が撓
み、この撓みは圧力伝達部材７、８を通じて感歪素子６
に伝達され、感歪素子６は受容する圧力に応じた電気信
号を出力する。第１発明では、ダイヤフラム部２の中央
部が高温流体と反対側へ窪んでいるので、また、第２発
明では、断熱プレートが高温流体などからダイヤフラム
部の表面Ａをに放射される放射熱の多くを遮断するの
で、ダイヤフラム部２の上記撓みが低減され、それによ
る出力誤差が削減できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温用圧力センサに関す
る。本発明の高温用圧力センサは例えば内燃機関の燃焼
ガス検出用として用いられる。
る。本発明の高温用圧力センサは例えば内燃機関の燃焼
ガス検出用として用いられる。
【０００２】
【従来の技術】図７に従来の高温用圧力センサの一例を
示す。このセンサは、筒壁１０ａに囲まれた孔部１０ｂ
を有するハウジング１ａと、この孔部１０ｂに保持され
る感歪素子６ａと、周縁部がハウジング１ａの筒壁１０
ａに固定されて孔部１０ｂの開口を遮蔽するとともに表
面（被測定圧力作用面）Ａに加えられる高温流体圧力に
応じて軸方向へ撓むダイヤフラム２ａと、ダイヤフラム
２ａの撓みを感歪素子６ａへ伝達する圧力伝達部材７
ａ、８ａとを有する高温用圧力センサを開示している。
例えば特開平４−２９０９３７号公報はこの種の高温用
圧力センサの一例を開示している。
示す。このセンサは、筒壁１０ａに囲まれた孔部１０ｂ
を有するハウジング１ａと、この孔部１０ｂに保持され
る感歪素子６ａと、周縁部がハウジング１ａの筒壁１０
ａに固定されて孔部１０ｂの開口を遮蔽するとともに表
面（被測定圧力作用面）Ａに加えられる高温流体圧力に
応じて軸方向へ撓むダイヤフラム２ａと、ダイヤフラム
２ａの撓みを感歪素子６ａへ伝達する圧力伝達部材７
ａ、８ａとを有する高温用圧力センサを開示している。
例えば特開平４−２９０９３７号公報はこの種の高温用
圧力センサの一例を開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイヤ
フラム２ａは、例えば、燃焼ガスに触れる表面Ａとそれ
と反対側の表面Ｂとの温度が異なるので表面Ａが表面Ｂ
よりも大きく熱膨張し、そのために、ダイヤフラム２ａ
が外側へ（燃焼ガス側）へ反る（図７の右上模式部分図
参照）。
フラム２ａは、例えば、燃焼ガスに触れる表面Ａとそれ
と反対側の表面Ｂとの温度が異なるので表面Ａが表面Ｂ
よりも大きく熱膨張し、そのために、ダイヤフラム２ａ
が外側へ（燃焼ガス側）へ反る（図７の右上模式部分図
参照）。
【０００４】すると、ダイヤフラム２ａの中央部（径方
向）は軸方向燃焼室側へ撓み、この撓みが圧力伝達部材
７ａ、８ａを通じて感歪素子６ａに伝達され、出力誤差
が生じてしまい、測定精度が低下するという欠点がある
ことが判明した。もちろん、この両表面Ａ、Ｂ間の温度
差に伴う上記出力誤差が一律であれば、簡単に消去可能
である。
向）は軸方向燃焼室側へ撓み、この撓みが圧力伝達部材
７ａ、８ａを通じて感歪素子６ａに伝達され、出力誤差
が生じてしまい、測定精度が低下するという欠点がある
ことが判明した。もちろん、この両表面Ａ、Ｂ間の温度
差に伴う上記出力誤差が一律であれば、簡単に消去可能
である。
【０００５】しかしながら、以下に説明するように上記
温度差はエンジン状態により大幅に変動するので、その
消去は困難である。図８に、上記高温用圧力センサ（図
７）の負荷大時及び負荷小時におけるエンジン回転数と
ダイヤフラム部２ａの最高表面温度との関係を示し、図
９に、その所定回転数での負荷大時及び負荷小時におけ
るクランク角とダイヤフラム部２ａの表面温度との関係
を示す。図８、図９から、ダイヤフラム部２ａの表面Ａ
の温度は、エンジン回転数と負荷トルクとクランク角度
により大幅に変動することがわかる。
温度差はエンジン状態により大幅に変動するので、その
消去は困難である。図８に、上記高温用圧力センサ（図
７）の負荷大時及び負荷小時におけるエンジン回転数と
ダイヤフラム部２ａの最高表面温度との関係を示し、図
９に、その所定回転数での負荷大時及び負荷小時におけ
るクランク角とダイヤフラム部２ａの表面温度との関係
を示す。図８、図９から、ダイヤフラム部２ａの表面Ａ
の温度は、エンジン回転数と負荷トルクとクランク角度
により大幅に変動することがわかる。
【０００６】また、図１０に１燃焼サイクル周期におけ
る燃焼室圧力の変化に伴うセンサ出力の変化（点線）
と、別に測定した真の燃焼室圧力の変化（実線）とを示
す。図１０に示すように、上記説明した両表面Ａ、Ｂ間
の温度差の変化によるダイヤフラム部２ａの熱撓み（燃
焼室方向への）により、センサ出力が減少することがわ
かる。すなわち、燃焼ガスの圧力は感歪素子６ａに圧縮
力として作用するが、上記熱撓みは、上記圧縮力を減退
させる方向に働くことがわかる。
る燃焼室圧力の変化に伴うセンサ出力の変化（点線）
と、別に測定した真の燃焼室圧力の変化（実線）とを示
す。図１０に示すように、上記説明した両表面Ａ、Ｂ間
の温度差の変化によるダイヤフラム部２ａの熱撓み（燃
焼室方向への）により、センサ出力が減少することがわ
かる。すなわち、燃焼ガスの圧力は感歪素子６ａに圧縮
力として作用するが、上記熱撓みは、上記圧縮力を減退
させる方向に働くことがわかる。
【０００７】したがって、上記回転数、負荷及びクラン
ク角による燃焼室内温度の変動により、表面Ａの温度が
大幅に変動し、この変動により当然、ダイヤフラム部２
ａの表面Ｂの温度も変動し、両表面Ａ，Ｂ間の温度差も
回転数、負荷、クランク角により大きく変動する。ま
た、表面Ａにおけるすすの付着具合などによっても、燃
焼ガスからの表面Ａの受熱量は変動し、その結果とし
て、両表面Ａ，Ｂ間の温度差も回転数、負荷、クランク
角により大きく変動し、その結果、上記撓み力のばらつ
きが測定誤差となる。
ク角による燃焼室内温度の変動により、表面Ａの温度が
大幅に変動し、この変動により当然、ダイヤフラム部２
ａの表面Ｂの温度も変動し、両表面Ａ，Ｂ間の温度差も
回転数、負荷、クランク角により大きく変動する。ま
た、表面Ａにおけるすすの付着具合などによっても、燃
焼ガスからの表面Ａの受熱量は変動し、その結果とし
て、両表面Ａ，Ｂ間の温度差も回転数、負荷、クランク
角により大きく変動し、その結果、上記撓み力のばらつ
きが測定誤差となる。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、ダイヤフラムの上記撓みに起因する測定誤差の低
減を実現する高精度の高温用圧力センサを提供すること
をその目的としている。
あり、ダイヤフラムの上記撓みに起因する測定誤差の低
減を実現する高精度の高温用圧力センサを提供すること
をその目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１発明の高温用圧力セ
ンサは、筒壁に囲まれた孔部を有するハウジングと、前
記孔部に保持される感歪素子と、周縁部が前記筒壁に固
定されて前記孔部の開口を遮蔽するとともに被測定圧力
作用面に加えられる高温流体圧力に応じて前記孔部の軸
方向へ撓むダイヤフラムと、前記孔部内にて前記ダイヤ
フラム及び前記感歪素子間に介設されて前記ダイヤフラ
ムの撓みを前記感歪素子に伝達する圧力伝達部材とを備
える高温用圧力センサにおいて、前記ダイヤフラムの中
央部は前記孔部側へ窪んでいることを特徴としている。
ンサは、筒壁に囲まれた孔部を有するハウジングと、前
記孔部に保持される感歪素子と、周縁部が前記筒壁に固
定されて前記孔部の開口を遮蔽するとともに被測定圧力
作用面に加えられる高温流体圧力に応じて前記孔部の軸
方向へ撓むダイヤフラムと、前記孔部内にて前記ダイヤ
フラム及び前記感歪素子間に介設されて前記ダイヤフラ
ムの撓みを前記感歪素子に伝達する圧力伝達部材とを備
える高温用圧力センサにおいて、前記ダイヤフラムの中
央部は前記孔部側へ窪んでいることを特徴としている。
【００１０】第２発明の高温用圧力センサは、筒壁に囲
まれた孔部を有するハウジングと、前記孔部に保持され
る感歪素子と、周縁部が前記筒壁に固定されて前記孔部
の開口を遮蔽するとともに被測定圧力作用面に加えられ
る高温流体圧力に応じて前記孔部の軸方向へ撓むダイヤ
フラムと、前記孔部内にて前記ダイヤフラム及び前記感
歪素子間に介設されて前記ダイヤフラムの撓みを前記感
歪素子に伝達する圧力伝達部材とを備える高温用圧力セ
ンサにおいて、前記ダイヤフラム又は前記筒壁に支持さ
れて前記ダイヤフラムの前記被測定圧力作用面が受熱す
る放射熱を遮断する断熱プレートを備えることを特徴と
している。
まれた孔部を有するハウジングと、前記孔部に保持され
る感歪素子と、周縁部が前記筒壁に固定されて前記孔部
の開口を遮蔽するとともに被測定圧力作用面に加えられ
る高温流体圧力に応じて前記孔部の軸方向へ撓むダイヤ
フラムと、前記孔部内にて前記ダイヤフラム及び前記感
歪素子間に介設されて前記ダイヤフラムの撓みを前記感
歪素子に伝達する圧力伝達部材とを備える高温用圧力セ
ンサにおいて、前記ダイヤフラム又は前記筒壁に支持さ
れて前記ダイヤフラムの前記被測定圧力作用面が受熱す
る放射熱を遮断する断熱プレートを備えることを特徴と
している。
【００１１】
【作用及び発明の効果】ダイヤフラムの被測定圧力作用
面に高温流体の圧力が作用すると、ダイヤフラムが撓
み、この撓みは圧力伝達部材を通じて感歪素子に伝達さ
れ、感歪素子は受容する圧力に応じた電気信号を出力す
る。第１発明では、ダイヤフラムの中央部が孔部側すな
わち高温流体と反対側へ窪んでいるので、ダイヤフラム
の被測定圧力作用面が感歪素子側主面よりも高温にな
り、被測定圧力作用面側の熱膨張量が感歪素子側主面側
の熱膨張量より大きくなっても、ダイヤフラムは高温流
体側へ撓みにくくなる。
面に高温流体の圧力が作用すると、ダイヤフラムが撓
み、この撓みは圧力伝達部材を通じて感歪素子に伝達さ
れ、感歪素子は受容する圧力に応じた電気信号を出力す
る。第１発明では、ダイヤフラムの中央部が孔部側すな
わち高温流体と反対側へ窪んでいるので、ダイヤフラム
の被測定圧力作用面が感歪素子側主面よりも高温にな
り、被測定圧力作用面側の熱膨張量が感歪素子側主面側
の熱膨張量より大きくなっても、ダイヤフラムは高温流
体側へ撓みにくくなる。
【００１２】第２発明では、断熱プレートが高温流体な
どからダイヤフラムの被測定圧力作用面に放射される放
射熱の多くを遮断するので、ダイヤフラム両面の温度差
を低減でき、その結果、ダイヤフラムの上記撓みが低減
される。したがって、これら両発明によれば、ダイヤフ
ラムの上記撓み（軸方向への）低減の分だけ、出力誤差
を低減して高精度の高温用圧力センサを実現することが
できる。
どからダイヤフラムの被測定圧力作用面に放射される放
射熱の多くを遮断するので、ダイヤフラム両面の温度差
を低減でき、その結果、ダイヤフラムの上記撓みが低減
される。したがって、これら両発明によれば、ダイヤフ
ラムの上記撓み（軸方向への）低減の分だけ、出力誤差
を低減して高精度の高温用圧力センサを実現することが
できる。
【００１３】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施例
を説明する。図１は、内燃機関のエンジンブロックに取
り付けられる高温用圧力センサの断面図である。この高
温用圧力センサは、両端が開口したステンレス円筒から
なるハウジング１を有し、このハウジング１の外周面に
は螺子面が形成され、この螺子面は、エンジンブロック
のシリンダヘッド（図示せず）に貫設されたねじ孔（図
示せず）に螺入されている。ハウジング１の基端部１１
は径大に形成され、ハウジング１の上記螺入により、基
端部１１がガスケット（図示せず）を上記シリンダヘッ
ドの外面に押し付けて、ガス封止がなされる。
を説明する。図１は、内燃機関のエンジンブロックに取
り付けられる高温用圧力センサの断面図である。この高
温用圧力センサは、両端が開口したステンレス円筒から
なるハウジング１を有し、このハウジング１の外周面に
は螺子面が形成され、この螺子面は、エンジンブロック
のシリンダヘッド（図示せず）に貫設されたねじ孔（図
示せず）に螺入されている。ハウジング１の基端部１１
は径大に形成され、ハウジング１の上記螺入により、基
端部１１がガスケット（図示せず）を上記シリンダヘッ
ドの外面に押し付けて、ガス封止がなされる。
【００１４】ハウジング１の先端側（燃焼室側）の開口
には、ステンレスを素材とする薄肉状のコップ２が嵌入
されており、コップ２の底部外周がハウジング１の先端
に溶接されて、ハウジング１の孔部１３を上記燃焼室か
ら密閉している。ダイヤフラム２の円板状の底部はダイ
ヤフラムとして機能するために、以下、ダイヤフラム部
２０と称する。
には、ステンレスを素材とする薄肉状のコップ２が嵌入
されており、コップ２の底部外周がハウジング１の先端
に溶接されて、ハウジング１の孔部１３を上記燃焼室か
ら密閉している。ダイヤフラム２の円板状の底部はダイ
ヤフラムとして機能するために、以下、ダイヤフラム部
２０と称する。
【００１５】ダイヤフラム部２０の径方向中央部はその
外周部に比べて燃焼室と反対側に落ち窪んだ窪み部２１
となっている。コップ２の開口部には金属円柱からなる
ステム４が嵌入されて溶接されており、ステム４に軸方
向に貫設された複数の小孔には所定個数（ここでは２個
を図示する）の金属電極棒５が嵌挿され、ハーメチック
シールされている。これにより、コップ２の孔部１３は
ステム４により密閉空間Ｓとされている。
外周部に比べて燃焼室と反対側に落ち窪んだ窪み部２１
となっている。コップ２の開口部には金属円柱からなる
ステム４が嵌入されて溶接されており、ステム４に軸方
向に貫設された複数の小孔には所定個数（ここでは２個
を図示する）の金属電極棒５が嵌挿され、ハーメチック
シールされている。これにより、コップ２の孔部１３は
ステム４により密閉空間Ｓとされている。
【００１６】密閉空間Ｓに面するステム４の端面には、
後述する半導体歪み素子６（又は、圧電セラミック素
子）が接着されており、半導体歪み素子６とダイヤフラ
ム部２０との間には、セラミックからなる円柱７及び金
属からなるきのこ形状体８が介設され、きのこ形状体８
の平坦端面は半導体歪み素子６の感歪部（後述する）の
表面に接着されている。更に、きのこ形状体８の平坦端
面は半導体歪み素子６のロッドウエハ（後述する）の表
面に接着され、きのこ形状体８の半球端面は円柱７の一
端面に接着され、円柱７の他端面はダイヤフラム部２０
の上記窪み部２１の凸状面中央に接着されている。
後述する半導体歪み素子６（又は、圧電セラミック素
子）が接着されており、半導体歪み素子６とダイヤフラ
ム部２０との間には、セラミックからなる円柱７及び金
属からなるきのこ形状体８が介設され、きのこ形状体８
の平坦端面は半導体歪み素子６の感歪部（後述する）の
表面に接着されている。更に、きのこ形状体８の平坦端
面は半導体歪み素子６のロッドウエハ（後述する）の表
面に接着され、きのこ形状体８の半球端面は円柱７の一
端面に接着され、円柱７の他端面はダイヤフラム部２０
の上記窪み部２１の凸状面中央に接着されている。
【００１７】なお、きのこ形状体８の上記半球端面はダ
イヤフラム部２０から円柱７を通じて伝達される力が、
きのこ形状体８の半球端面の頂部すなわち、軸心に常に
作用するようにするためのものである。また、これらダ
イヤフラム部２０、円柱７、きのこ形状体８及び半導体
歪み素子６の接合性を高めるために、ダイヤフラム部２
０の撓みにより各部に圧縮荷重をかけている。円柱７を
セラミックス（例えばアルミナ）としたのは、半導体歪
み素子６への熱伝達を低減するためである。一方、ハウ
ジング１の基端側（燃焼室側）の開口は径大となってお
り、その内部には、半導体歪み素子５の出力を増幅する
増幅回路装置（図示せず）を内蔵するケース９が収容さ
れている。
イヤフラム部２０から円柱７を通じて伝達される力が、
きのこ形状体８の半球端面の頂部すなわち、軸心に常に
作用するようにするためのものである。また、これらダ
イヤフラム部２０、円柱７、きのこ形状体８及び半導体
歪み素子６の接合性を高めるために、ダイヤフラム部２
０の撓みにより各部に圧縮荷重をかけている。円柱７を
セラミックス（例えばアルミナ）としたのは、半導体歪
み素子６への熱伝達を低減するためである。一方、ハウ
ジング１の基端側（燃焼室側）の開口は径大となってお
り、その内部には、半導体歪み素子５の出力を増幅する
増幅回路装置（図示せず）を内蔵するケース９が収容さ
れている。
【００１８】また、各金属電極棒５の一端は半導体歪み
素子６の各出力電極部にワイヤボンディングされ、各金
属電極棒５の他端はケース９内の上記増幅回路装置の電
極部にはんだ付けされている。次に、半導体歪み素子６
について説明する。図２は、この半導体歪み素子６の製
造工程を説明するものであって、まず、図２（ａ）に示
すように、結晶軸が＜１１０＞であるｎ- 導電型のシリ
コンウエハ（ゲージウエハ）６０の表面にピエゾ抵抗と
なる領域６１のマスクパターン６２を形成する。
素子６の各出力電極部にワイヤボンディングされ、各金
属電極棒５の他端はケース９内の上記増幅回路装置の電
極部にはんだ付けされている。次に、半導体歪み素子６
について説明する。図２は、この半導体歪み素子６の製
造工程を説明するものであって、まず、図２（ａ）に示
すように、結晶軸が＜１１０＞であるｎ- 導電型のシリ
コンウエハ（ゲージウエハ）６０の表面にピエゾ抵抗と
なる領域６１のマスクパターン６２を形成する。
【００１９】次に、図２（ｂ）に示すように、領域６１
にイオン注入し、拡散、活性化して上記ピエゾ抵抗より
なるホイートストンブリッジである感歪部６ａを形成す
る。次に、図２（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜か
らなる保護膜６３を熱酸化法により形成する。次に、図
２（ｄ）に示すように、結晶軸が＜１１０＞であるウエ
ハ（ロッドウエハ）６４を準備し、両ウエハ６０、６４
を清浄雰囲気中で直接接合する（図２（ｅ））。
にイオン注入し、拡散、活性化して上記ピエゾ抵抗より
なるホイートストンブリッジである感歪部６ａを形成す
る。次に、図２（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜か
らなる保護膜６３を熱酸化法により形成する。次に、図
２（ｄ）に示すように、結晶軸が＜１１０＞であるウエ
ハ（ロッドウエハ）６４を準備し、両ウエハ６０、６４
を清浄雰囲気中で直接接合する（図２（ｅ））。
【００２０】次に、図２（ｆ）に示すように、ロッドウ
エハ６４の上面に円板形状のマスクパターン６５を設
け、異方性エッチングによりロッド６６を形成する。次
に、図２（ｈ）に示すように、アルミ電極６７をホトリ
ソ法にて形成し、最後にダイシングしてチップとする。
半導体歪み素子６はこのようにして形成される他、知ら
れている他の方法で作製することも当然可能である。
エハ６４の上面に円板形状のマスクパターン６５を設
け、異方性エッチングによりロッド６６を形成する。次
に、図２（ｈ）に示すように、アルミ電極６７をホトリ
ソ法にて形成し、最後にダイシングしてチップとする。
半導体歪み素子６はこのようにして形成される他、知ら
れている他の方法で作製することも当然可能である。
【００２１】次に、この高温用圧力センサの作動につい
て説明する。エンジンブロック（図示せず）内で爆発が
生じると、その圧力波がダイヤフラム部２０に作用し、
ダイヤフラム部２０の撓みは円柱７ときのこ形状体８と
を通じて半導体歪み素子６に作用し、半導体歪み素子６
はそれに応じたブリッジ出力を上記増幅回路装置に出力
し、増幅回路装置はそれを増幅して外部に出力する。
て説明する。エンジンブロック（図示せず）内で爆発が
生じると、その圧力波がダイヤフラム部２０に作用し、
ダイヤフラム部２０の撓みは円柱７ときのこ形状体８と
を通じて半導体歪み素子６に作用し、半導体歪み素子６
はそれに応じたブリッジ出力を上記増幅回路装置に出力
し、増幅回路装置はそれを増幅して外部に出力する。
【００２２】次に、本実施例の要部であるダイヤフラム
部２０の作用効果について説明する。本実施例では、ダ
イヤフラム部２０の径方向中央部が感歪素子側へ窪んで
いるので、表面Ａ，Ｂ間の温度差が増大してダイヤフラ
ム部２０の表面Ａが表面Ｂに対して相対的に伸びようと
し、その結果として、ダイヤフラム部２０の径方向中央
部が軸方向燃焼室側へ膨れようとしても、ダイヤフラム
部２０の中央部が予め軸方向逆側へ窪んでいるために、
ダイヤフラム部２０は軸方向の表面Ａ側へ変位しづらく
なる。
部２０の作用効果について説明する。本実施例では、ダ
イヤフラム部２０の径方向中央部が感歪素子側へ窪んで
いるので、表面Ａ，Ｂ間の温度差が増大してダイヤフラ
ム部２０の表面Ａが表面Ｂに対して相対的に伸びようと
し、その結果として、ダイヤフラム部２０の径方向中央
部が軸方向燃焼室側へ膨れようとしても、ダイヤフラム
部２０の中央部が予め軸方向逆側へ窪んでいるために、
ダイヤフラム部２０は軸方向の表面Ａ側へ変位しづらく
なる。
【００２３】その結果として、燃焼サイクルや回転数や
エンジン負荷や表面Ａへのすすの付着具合に原因する両
表面Ａ，Ｂ間の温度差の変動が生じても、この温度差の
変動によるダイヤフラム部２０の軸方向の撓み量の変動
が減少し、測定精度が向上する。 （実施例２）本発明の高温用圧力センサの他の実施例を
図３を参照して説明する。
エンジン負荷や表面Ａへのすすの付着具合に原因する両
表面Ａ，Ｂ間の温度差の変動が生じても、この温度差の
変動によるダイヤフラム部２０の軸方向の撓み量の変動
が減少し、測定精度が向上する。 （実施例２）本発明の高温用圧力センサの他の実施例を
図３を参照して説明する。
【００２４】この高温用圧力センサでは、ダイヤフラム
部２００自体は図７に示す従来のダイヤフラム部２ａと
同様にその径方向中央部が軸方向感歪素子側へ窪んでは
いないが、ダイヤフラム部２００の径方向中央部の表面
Ａ側に径小の支柱２０１が立設されており、更にこの支
柱２０１の頂部にダイヤフラム部２００と平行に円板か
らなる熱遮蔽傘状板２０２が配設されている。
部２００自体は図７に示す従来のダイヤフラム部２ａと
同様にその径方向中央部が軸方向感歪素子側へ窪んでは
いないが、ダイヤフラム部２００の径方向中央部の表面
Ａ側に径小の支柱２０１が立設されており、更にこの支
柱２０１の頂部にダイヤフラム部２００と平行に円板か
らなる熱遮蔽傘状板２０２が配設されている。
【００２５】なお、このような支柱２０１及び熱遮蔽傘
状板２０２はダイヤフラム部２００と一体に形成されて
いる。このようにすれば、燃焼ガスから放射される放射
熱エネルギがダイヤフラム部２００により受熱されるこ
とが阻害され、その結果、各種のエンジン運転条件の変
動に伴う燃焼ガス温度の変動によりダイヤフラム部２０
０の表面Ａの温度変化が減少し、この温度変化の減少に
よりダイヤフラム部２００の撓み量の変動が減少し、半
導体歪み素子の出力誤差が低減される。 （実施例３）本発明の高温用圧力センサの他の実施例を
図４を参照して説明する。
状板２０２はダイヤフラム部２００と一体に形成されて
いる。このようにすれば、燃焼ガスから放射される放射
熱エネルギがダイヤフラム部２００により受熱されるこ
とが阻害され、その結果、各種のエンジン運転条件の変
動に伴う燃焼ガス温度の変動によりダイヤフラム部２０
０の表面Ａの温度変化が減少し、この温度変化の減少に
よりダイヤフラム部２００の撓み量の変動が減少し、半
導体歪み素子の出力誤差が低減される。 （実施例３）本発明の高温用圧力センサの他の実施例を
図４を参照して説明する。
【００２６】この高温用圧力センサでは、ダイヤフラム
部２１０自体は実施例１と同様に、その径方向中央部が
軸方向感歪素子側へ窪んでいる。本実施例では更に、ダ
イヤフラム部２１０の径方向中央部の表面Ａ側に径小の
支柱２１１が植設されており、更にこの支柱２０１の頂
部にダイヤフラム部２１０と平行に円板からなる熱遮蔽
傘状板２１２が配設されている。
部２１０自体は実施例１と同様に、その径方向中央部が
軸方向感歪素子側へ窪んでいる。本実施例では更に、ダ
イヤフラム部２１０の径方向中央部の表面Ａ側に径小の
支柱２１１が植設されており、更にこの支柱２０１の頂
部にダイヤフラム部２１０と平行に円板からなる熱遮蔽
傘状板２１２が配設されている。
【００２７】このようにすれば、実施例１で説明した窪
み部付のダイヤフラム部による撓み低減効果と、実施例
２で説明した熱遮蔽傘状板による撓み低減効果との相乗
効果が得られる。 （実施例４）本発明の高温用圧力センサの他の実施例を
図５を参照して説明する。
み部付のダイヤフラム部による撓み低減効果と、実施例
２で説明した熱遮蔽傘状板による撓み低減効果との相乗
効果が得られる。 （実施例４）本発明の高温用圧力センサの他の実施例を
図５を参照して説明する。
【００２８】この高温用圧力センサでは、ダイヤフラム
部２２０自体は実施例１と同様に、その径方向中央部が
軸方向感歪素子側へ窪んでいる。本実施例では更に、ス
テンレスからなる浅いカップ状の熱遮蔽缶２２１がダイ
ヤフラム部２２０の周囲に被せられている。薄肉の熱遮
蔽缶２２１の周壁には燃焼ガス出入口２２２が開口さ
れ、ダイヤフラム部２２０に燃焼ガスが作用可能となっ
ている。この熱遮蔽缶２２１は、実施例２、３の熱遮蔽
板２０２、２１２と同様に燃焼ガスから放射される放射
熱エネルギがダイヤフラム部２２０の表面Ａで受熱され
るのを阻害し、実施例２、３と同様の効果を奏する。 （実施例５）本発明の高温用圧力センサの他の実施例を
図６を参照して説明する。
部２２０自体は実施例１と同様に、その径方向中央部が
軸方向感歪素子側へ窪んでいる。本実施例では更に、ス
テンレスからなる浅いカップ状の熱遮蔽缶２２１がダイ
ヤフラム部２２０の周囲に被せられている。薄肉の熱遮
蔽缶２２１の周壁には燃焼ガス出入口２２２が開口さ
れ、ダイヤフラム部２２０に燃焼ガスが作用可能となっ
ている。この熱遮蔽缶２２１は、実施例２、３の熱遮蔽
板２０２、２１２と同様に燃焼ガスから放射される放射
熱エネルギがダイヤフラム部２２０の表面Ａで受熱され
るのを阻害し、実施例２、３と同様の効果を奏する。 （実施例５）本発明の高温用圧力センサの他の実施例を
図６を参照して説明する。
【００２９】この高温用圧力センサでは、ダイヤフラム
部２３０自体は実施例１と同様に、その径方向中央部が
軸方向感歪素子側へ窪んでいる。本実施例では更に、例
えばセラミック（アルミナ）溶射により熱遮蔽層２３１
がダイヤフラム部２３０の表面Ａに被着されている。こ
の熱遮蔽層２３１は、実施例２、３の熱遮蔽板２０２、
２１２及び実施例４の熱遮蔽缶２２１と同様に燃焼ガス
から放射される放射熱エネルギがダイヤフラム部２０の
表面Ａで受熱されるのを阻害し、実施例２〜４と同様の
効果を奏する。
部２３０自体は実施例１と同様に、その径方向中央部が
軸方向感歪素子側へ窪んでいる。本実施例では更に、例
えばセラミック（アルミナ）溶射により熱遮蔽層２３１
がダイヤフラム部２３０の表面Ａに被着されている。こ
の熱遮蔽層２３１は、実施例２、３の熱遮蔽板２０２、
２１２及び実施例４の熱遮蔽缶２２１と同様に燃焼ガス
から放射される放射熱エネルギがダイヤフラム部２０の
表面Ａで受熱されるのを阻害し、実施例２〜４と同様の
効果を奏する。
【図１】本発明の高温用圧力センサの一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】半導体歪み素子の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図３】実施例２を示す断面図である。
【図４】実施例３を示す断面図である。
【図５】実施例４を示す断面図である。
【図６】実施例５を示す断面図である。
【図７】従来の高温用圧力センサを示す断面図である。
【図８】図７のセンサにおける回転数とダイヤフラム部
表面温度との関係を示す特性図である。
表面温度との関係を示す特性図である。
【図９】図７のセンサにおけるクランク角とダイヤフラ
ム部表面温度との関係を示す特性図である。
ム部表面温度との関係を示す特性図である。
【図１０】図７のセンサにおけるクランク角とセンサ出
力との関係を示す特性図である。
力との関係を示す特性図である。
１…ハウジング ７…円柱（圧力伝達部材） ８…きのこ形状体（圧力伝達部材） ２０…ダイヤフラム部 ２１…窪み部 ２０２、２１２、２２１、２３１…熱遮蔽板又は熱遮蔽
缶（断熱プレート）。
缶（断熱プレート）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 和義 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 筒壁に囲まれた孔部を有するハウジング
と、前記孔部に保持される感歪素子と、周縁部が前記筒
壁に固定されて前記孔部の開口を遮蔽するとともに被測
定圧力作用面に加えられる高温流体圧力に応じて前記孔
部の軸方向へ撓むダイヤフラムと、前記孔部内にて前記
ダイヤフラム及び前記感歪素子間に介設されて前記ダイ
ヤフラムの撓みを前記感歪素子に伝達する圧力伝達部材
とを備える高温用圧力センサにおいて、 前記ダイヤフラムの中央部は前記孔部側へ窪んでいるこ
とを特徴とする高温用圧力センサ。 - 【請求項２】 筒壁に囲まれた孔部を有するハウジング
と、前記孔部に保持される感歪素子と、周縁部が前記筒
壁に固定されて前記孔部の開口を遮蔽するとともに被測
定圧力作用面に加えられる高温流体圧力に応じて前記孔
部の軸方向へ撓むダイヤフラムと、前記孔部内にて前記
ダイヤフラム及び前記感歪素子間に介設されて前記ダイ
ヤフラムの撓みを前記感歪素子に伝達する圧力伝達部材
とを備える高温用圧力センサにおいて、 前記ダイヤフラム又は前記筒壁に支持されて前記ダイヤ
フラムの前記被測定圧力作用面が受熱する放射熱を遮断
する断熱プレートを備えることを特徴とする高温用圧力
センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5130279A JPH0719981A (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 高温用圧力センサ |
| DE4419138A DE4419138B4 (de) | 1993-06-01 | 1994-05-30 | Hochtemperaturdrucksensor |
| US08/251,688 US5488868A (en) | 1993-06-01 | 1994-05-31 | High-temperature pressure sensor |
| FR9406690A FR2706036B1 (fr) | 1993-06-01 | 1994-06-01 | Capteur de pression pour haute température. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5130279A JPH0719981A (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 高温用圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0719981A true JPH0719981A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=15030512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5130279A Pending JPH0719981A (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 高温用圧力センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5488868A (ja) |
| JP (1) | JPH0719981A (ja) |
| DE (1) | DE4419138B4 (ja) |
| FR (1) | FR2706036B1 (ja) |
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