JPS63292032A - 圧力検出器 - Google Patents
圧力検出器Info
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- JPS63292032A JPS63292032A JP62129360A JP12936087A JPS63292032A JP S63292032 A JPS63292032 A JP S63292032A JP 62129360 A JP62129360 A JP 62129360A JP 12936087 A JP12936087 A JP 12936087A JP S63292032 A JPS63292032 A JP S63292032A
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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
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明はセラミックス類の圧力検出器に係り、特にセラ
ミックス類のダイヤフラムの圧力に対応する変形に基づ
いて出力される抵抗体の抵抗値の変化によって圧力を検
出するようにした圧力検出器に関するものである。
ミックス類のダイヤフラムの圧力に対応する変形に基づ
いて出力される抵抗体の抵抗値の変化によって圧力を検
出するようにした圧力検出器に関するものである。
(従来技術)
従来から、ダイヤフラム上に抵抗体(ブリッジ回路)を
形成し、圧力によりダイヤフラムを撓ませることによっ
て、かかる抵抗体を歪ませ、その際のプリソジ不平衡が
圧力と相関することを利用して、圧力を測定するように
した圧力センサ(圧力検出器)が知られているが、その
一つとして、セラミックスの耐熱性等の特性を利用して
、高温下においても圧力測定が可能なセラミックス類の
圧力検出器が提案されている(例えば、SAEレポート
820319.860474等参照)。
形成し、圧力によりダイヤフラムを撓ませることによっ
て、かかる抵抗体を歪ませ、その際のプリソジ不平衡が
圧力と相関することを利用して、圧力を測定するように
した圧力センサ(圧力検出器)が知られているが、その
一つとして、セラミックスの耐熱性等の特性を利用して
、高温下においても圧力測定が可能なセラミックス類の
圧力検出器が提案されている(例えば、SAEレポート
820319.860474等参照)。
そして、このようなセラミックス類の圧力検出器は、一
般に、圧力に応じて変形し得るセラミックス製ダイヤフ
ラムを、ガラスにて所定のベースプレート(基台)に固
定せしめて、かかるダイヤフラムの一方の側の面に被測
定圧を作用せしめることにより、かかる圧力によって、
変形せしめられるダイヤフラム上に形成された抵抗体を
歪ませ、その抵抗変化を検出するようにした構造となっ
ている。
般に、圧力に応じて変形し得るセラミックス製ダイヤフ
ラムを、ガラスにて所定のベースプレート(基台)に固
定せしめて、かかるダイヤフラムの一方の側の面に被測
定圧を作用せしめることにより、かかる圧力によって、
変形せしめられるダイヤフラム上に形成された抵抗体を
歪ませ、その抵抗変化を検出するようにした構造となっ
ている。
(問題点)
しかしながら、かかる従来のセラミックス製圧力検出器
にあっては、別途に成形、焼成されたダイヤフラムを用
い、それを、所定のベースプレートにガラス等で接合す
る構造を採用しているところから、゛ガラス等の接合材
とダイヤフラム或いはベースプレートとの間での熱膨張
係数の違いにより、繰り返しの圧力測定において、圧力
検出器が低温状態と高温状態に交互に繰り返し晒される
ことによって、かかる接合材による接合部の強度が低下
して、圧力検出器の耐圧性が劣化する問題があり、また
そのようなダイヤフラムに対する接合材の熱膨張係数の
相違に基づいて、高温下において、ダイヤフラムが、そ
れに圧力が作用していないにも拘わらず、変形せしめら
れ、それによって抵抗体の抵抗値が変化させられること
により、圧力誤差を惹起し、以て検出精度が低下する問
題等が内在していたのである。
にあっては、別途に成形、焼成されたダイヤフラムを用
い、それを、所定のベースプレートにガラス等で接合す
る構造を採用しているところから、゛ガラス等の接合材
とダイヤフラム或いはベースプレートとの間での熱膨張
係数の違いにより、繰り返しの圧力測定において、圧力
検出器が低温状態と高温状態に交互に繰り返し晒される
ことによって、かかる接合材による接合部の強度が低下
して、圧力検出器の耐圧性が劣化する問題があり、また
そのようなダイヤフラムに対する接合材の熱膨張係数の
相違に基づいて、高温下において、ダイヤフラムが、そ
れに圧力が作用していないにも拘わらず、変形せしめら
れ、それによって抵抗体の抵抗値が変化させられること
により、圧力誤差を惹起し、以て検出精度が低下する問
題等が内在していたのである。
(解決手段)
ここにおいて、本発明は、かかる従来のセラミックス製
圧力検出器における問題を解決すべく為されたものであ
って、その要旨とするところは、圧力に応じて変形し得
るセラミックス製ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの周
辺部を固定するセラミックス製固定台と、前記ダイヤフ
ラムに形成された抵抗体とを有し、該抵抗体の抵抗値の
変化として圧力を検出する圧力検出器であって、前記ダ
イヤフラムと前記固定台とを、一体焼成したことを特徴
とする圧力検出器にある。
圧力検出器における問題を解決すべく為されたものであ
って、その要旨とするところは、圧力に応じて変形し得
るセラミックス製ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの周
辺部を固定するセラミックス製固定台と、前記ダイヤフ
ラムに形成された抵抗体とを有し、該抵抗体の抵抗値の
変化として圧力を検出する圧力検出器であって、前記ダ
イヤフラムと前記固定台とを、一体焼成したことを特徴
とする圧力検出器にある。
なお、かかる本発明に従う圧力検出器にあっては、好適
には、内部に所定形状の空所が形成されるように、未焼
成の板状または厚膜状セラミックス成形体を重ね合わせ
、積層一体化してなるものを、焼成することにより、前
記ダイヤフラム及び前記固定台が一体的に形成されると
共に、それらダイヤフラムと固定台にて構成される一体
焼成体内に、所定形状の内部空間が形成されるようにな
っている。
には、内部に所定形状の空所が形成されるように、未焼
成の板状または厚膜状セラミックス成形体を重ね合わせ
、積層一体化してなるものを、焼成することにより、前
記ダイヤフラム及び前記固定台が一体的に形成されると
共に、それらダイヤフラムと固定台にて構成される一体
焼成体内に、所定形状の内部空間が形成されるようにな
っている。
そして、このような圧力検出器における内部空間は、前
記未焼成のセラミックス成形体の複数を重ね合わせて形
成される前記空所内に、加熱により昇華する物質よりな
る所定体積の介装体を存在せしめ、所定の焼結温度で焼
成することにより、かかる介装体を消失せしめることに
より、有利に形成され得るのである。
記未焼成のセラミックス成形体の複数を重ね合わせて形
成される前記空所内に、加熱により昇華する物質よりな
る所定体積の介装体を存在せしめ、所定の焼結温度で焼
成することにより、かかる介装体を消失せしめることに
より、有利に形成され得るのである。
なお、かかる介装体は、前記空所と同一の太きさ、形状
を有し、且つ該空所内に隙間なく密に存在せしめられる
ことが望ましく、また、かかる加熱により昇華する物質
は、一般に、前記未焼成のセラミックス成形体に含まれ
る、加熱により分解する物質の分解温度より高い昇華温
度を有しているのである。そして、本発明にあっては、
かかる加熱により昇華する物質として、テオブロミン或
いはインジゴが有利に用いられることとなる。
を有し、且つ該空所内に隙間なく密に存在せしめられる
ことが望ましく、また、かかる加熱により昇華する物質
は、一般に、前記未焼成のセラミックス成形体に含まれ
る、加熱により分解する物質の分解温度より高い昇華温
度を有しているのである。そして、本発明にあっては、
かかる加熱により昇華する物質として、テオブロミン或
いはインジゴが有利に用いられることとなる。
さらに、本発明の一つの実施態様によれば、上記の積層
せしめられる未焼成の板状セラミックス成形体は、セラ
ミックスのグリーンシートであり、また未焼成の厚膜状
セラミックス成形体は、厚膜印刷技術により形成された
ものである。
せしめられる未焼成の板状セラミックス成形体は、セラ
ミックスのグリーンシートであり、また未焼成の厚膜状
セラミックス成形体は、厚膜印刷技術により形成された
ものである。
そしてまた、本発明に従う圧力検出器にあっては、ダイ
ヤフラムと固定台にて構成される一体焼成体内に形成さ
れることとなる所定形状の内部空間は、そのエツジ(角
部)が、所定の曲率をもつ形状を有するように構成され
得、以てダイヤフラム周辺部に応力が集中しないような
構造とすることが出来るのであり、そしてこれによって
、圧力検出器の耐圧性の向上に有利に寄与せしめ得るの
である。
ヤフラムと固定台にて構成される一体焼成体内に形成さ
れることとなる所定形状の内部空間は、そのエツジ(角
部)が、所定の曲率をもつ形状を有するように構成され
得、以てダイヤフラム周辺部に応力が集中しないような
構造とすることが出来るのであり、そしてこれによって
、圧力検出器の耐圧性の向上に有利に寄与せしめ得るの
である。
(実施例)
以下、本発明に従う幾つかの実施例について、図面に基
づいて詳細に説明することとする。
づいて詳細に説明することとする。
先ず、第1図(a)及び(b)は、本発明の第一の実施
例を示すものであって、(a)は焼成前の組合せ積層構
造を示し、また(b)は、そのような積層組合せ体を一
体焼成して得られる一体焼成体の断面構造を示している
。
例を示すものであって、(a)は焼成前の組合せ積層構
造を示し、また(b)は、そのような積層組合せ体を一
体焼成して得られる一体焼成体の断面構造を示している
。
それらの図において、2は、焼成により、圧力に応じて
変形し得るダイヤフラムを与える、未焼成の板状または
膜状のセラミックス成形体からなるダイヤフラム形成部
材であり、4は、中心部に所定の円形空所6が形成され
た、未焼成の板状のセラミックス成形体からなる空間形
成部材であり、更に8は、かかる空間形成部材4の円形
空所6を外部に連通せしめる貫通孔10を中心部に有す
る、板状乃至はブロック状のセラミックス成形体からな
る固定台形成部材である。
変形し得るダイヤフラムを与える、未焼成の板状または
膜状のセラミックス成形体からなるダイヤフラム形成部
材であり、4は、中心部に所定の円形空所6が形成され
た、未焼成の板状のセラミックス成形体からなる空間形
成部材であり、更に8は、かかる空間形成部材4の円形
空所6を外部に連通せしめる貫通孔10を中心部に有す
る、板状乃至はブロック状のセラミックス成形体からな
る固定台形成部材である。
そして、かかるダイヤフラム形成部材2、空間形成部材
4及び固定台形成部材8が積層、一体化せしめられるに
際して、かかる空間形成部材4の円形空所6内には、そ
れと略同−の大きさ、形状を有する、実質的に昇華性物
質から構成された円板状介装体12が隙間なく充填せし
められ、また前記固定台形成部材8の貫通孔10内にも
、それと略同−の大きさ、形状を有する、実質的に昇華
性物質からなる棒状介装体14が隙間なく充填せしめら
れて、一体的な積層体とされるのであり、その後、その
ような積層体が、通常の焼成手法に従って、所定の焼結
温度において焼成せしめられることにより、かかるダイ
ヤフラム形成部材2、空間形成部材4及び固定台形成部
材8の一体焼成が行なわれ、第1図(b)に示される如
き、圧力に応じて変形し得るダイヤフラム部16とその
周辺部を固定する固定台部18とが一体的に形成された
一体焼成体20が得られるのである。なお、この一体焼
成時において、積層体中の円板状介装体12及び棒状介
装体14は昇華により消失し、それぞれ、所定形状の円
形キャビティ22及びそれを外部に連通せしめる連通孔
24を、一体焼成体20内に形成する。
4及び固定台形成部材8が積層、一体化せしめられるに
際して、かかる空間形成部材4の円形空所6内には、そ
れと略同−の大きさ、形状を有する、実質的に昇華性物
質から構成された円板状介装体12が隙間なく充填せし
められ、また前記固定台形成部材8の貫通孔10内にも
、それと略同−の大きさ、形状を有する、実質的に昇華
性物質からなる棒状介装体14が隙間なく充填せしめら
れて、一体的な積層体とされるのであり、その後、その
ような積層体が、通常の焼成手法に従って、所定の焼結
温度において焼成せしめられることにより、かかるダイ
ヤフラム形成部材2、空間形成部材4及び固定台形成部
材8の一体焼成が行なわれ、第1図(b)に示される如
き、圧力に応じて変形し得るダイヤフラム部16とその
周辺部を固定する固定台部18とが一体的に形成された
一体焼成体20が得られるのである。なお、この一体焼
成時において、積層体中の円板状介装体12及び棒状介
装体14は昇華により消失し、それぞれ、所定形状の円
形キャビティ22及びそれを外部に連通せしめる連通孔
24を、一体焼成体20内に形成する。
そして、このようにして得られた一体焼成体20のダイ
ヤフラム部16の一方の面上に、後述するように、公知
の如くホイートストーンブリッジ等のプリフジ回路を形
成して、かかるダイヤフラム部16の一面に対して作用
せしめられる圧力に応じて、かかるダイヤフラム部16
が変形させられるようにすれば、かかる抵抗体の抵抗値
の変化に基づいて、被測定圧力を検出することが出来る
のである。なお、かかるダイヤフラム部16上への所定
の抵抗体の形成は、一体焼成に先立って或いは一体焼成
と同時に、または一体焼成の後に行なわれるものである
。この一体焼成に先立って或いは一体焼成と同時に抵抗
体を形成するには、所定の抵抗体材料或いは焼成によっ
て抵抗体となる材料がダイヤフラム形成部材2の一面に
付与されることとなる。また、抵抗体を保護する目的で
、抵抗体の上に更にガラスまたはセラミックスのコ−テ
ィング層を形成しても良い。
ヤフラム部16の一方の面上に、後述するように、公知
の如くホイートストーンブリッジ等のプリフジ回路を形
成して、かかるダイヤフラム部16の一面に対して作用
せしめられる圧力に応じて、かかるダイヤフラム部16
が変形させられるようにすれば、かかる抵抗体の抵抗値
の変化に基づいて、被測定圧力を検出することが出来る
のである。なお、かかるダイヤフラム部16上への所定
の抵抗体の形成は、一体焼成に先立って或いは一体焼成
と同時に、または一体焼成の後に行なわれるものである
。この一体焼成に先立って或いは一体焼成と同時に抵抗
体を形成するには、所定の抵抗体材料或いは焼成によっ
て抵抗体となる材料がダイヤフラム形成部材2の一面に
付与されることとなる。また、抵抗体を保護する目的で
、抵抗体の上に更にガラスまたはセラミックスのコ−テ
ィング層を形成しても良い。
従って、このような構造の一体焼成体20を用いて構成
された圧力検出器にあっては、そのダイヤフラム部16
とその周辺部を固定せしめる固定台部18とが一体的な
焼結構造とされており、従来の如きガラス等の接合材に
よる接合構造を何等採用するものでないところから、ダ
イヤフラム部16と固定台部18との間の接合強度は著
しく増大され得るのであり、低温状態と高温状態との熱
履歴を繰り返し受けても、ダイヤフラム部16が剥離し
たりする等の問題は何等惹起され得す、その耐圧性が著
しく向上せしめられ得たのであり、また従来の如き熱膨
張係数の差に基づくところのダイヤフラム部16の変形
も惹起され得す、それ故に圧力の検出精度が低下するよ
うなことも、効果的に防止され得るのである。
された圧力検出器にあっては、そのダイヤフラム部16
とその周辺部を固定せしめる固定台部18とが一体的な
焼結構造とされており、従来の如きガラス等の接合材に
よる接合構造を何等採用するものでないところから、ダ
イヤフラム部16と固定台部18との間の接合強度は著
しく増大され得るのであり、低温状態と高温状態との熱
履歴を繰り返し受けても、ダイヤフラム部16が剥離し
たりする等の問題は何等惹起され得す、その耐圧性が著
しく向上せしめられ得たのであり、また従来の如き熱膨
張係数の差に基づくところのダイヤフラム部16の変形
も惹起され得す、それ故に圧力の検出精度が低下するよ
うなことも、効果的に防止され得るのである。
なお、上記のような一体焼成体20を与えるダイヤフラ
ム形成部材2、空間形成部材4及び固定台形成部材8を
構成するセラミックス材料としては、従来からセラミッ
クス製圧力検出器の製造に用いられている公知のセラミ
ックス材料、例えばアルミナ、ジルコニア、ムライト等
のセラミックスが適宜に選択され、そして公知の成形手
法に従って、板状乃至は厚膜状の成形体とされるのであ
る。そして、本発明にあっては、上記のダイヤフラム形
成部材2、空間形成部材4、固定台形成部材8の如き、
一体焼成体20を構成するセラミックス成形体は、一般
に、同一のセラミックス材料を用いて作製されることと
なる。また、このようなセラミックス材料は、通常、粉
末状であるために、これを所定の形状に成形するために
、バインダーや可塑剤が加えられたり、更に焼結助剤等
が適宜に配合された混合物とされて、目的とする形状の
板状乃至は厚膜状の成形体とされるのである。
ム形成部材2、空間形成部材4及び固定台形成部材8を
構成するセラミックス材料としては、従来からセラミッ
クス製圧力検出器の製造に用いられている公知のセラミ
ックス材料、例えばアルミナ、ジルコニア、ムライト等
のセラミックスが適宜に選択され、そして公知の成形手
法に従って、板状乃至は厚膜状の成形体とされるのであ
る。そして、本発明にあっては、上記のダイヤフラム形
成部材2、空間形成部材4、固定台形成部材8の如き、
一体焼成体20を構成するセラミックス成形体は、一般
に、同一のセラミックス材料を用いて作製されることと
なる。また、このようなセラミックス材料は、通常、粉
末状であるために、これを所定の形状に成形するために
、バインダーや可塑剤が加えられたり、更に焼結助剤等
が適宜に配合された混合物とされて、目的とする形状の
板状乃至は厚膜状の成形体とされるのである。
なお、ここで、板状のセラミックス成形体としては、一
般に、上記の如きセラミックス材料のグリーンシートが
用いられ、また厚膜状のセラミックス成形体は、通常の
厚膜印刷技術によって形成されることとなる。
般に、上記の如きセラミックス材料のグリーンシートが
用いられ、また厚膜状のセラミックス成形体は、通常の
厚膜印刷技術によって形成されることとなる。
また、上記の実施例において、空間形成部材4の円形空
所6や固定台形成部材8の貫通孔10内に充填、位置せ
しめられる円板状介装体12や棒状介装体14は、一体
焼成体20中に所定形状の円形キャビティ22や連通孔
24を有利に形成するために用いられるものであるが、
積層後の介装体12の取出しが不可能であるため、後の
一体焼成のための加熱によって消失せしめられ、それら
円形キャビティ22や連通孔24内に何等残存しないよ
うにする必要があるところから、そのような焼成のため
の加熱によって焼失し得る物質により、主として構成さ
れるものでなければならず、またダイヤフラム形成部材
2、空間形成部材4及び固定台形成部材8の積層一体化
(結合)のための加圧によって、それら未焼成の成形体
部分が円形空所6や貫通孔10内に膨出しないように、
そのような加圧力に耐え得る所定形状の個体である必要
がある。
所6や固定台形成部材8の貫通孔10内に充填、位置せ
しめられる円板状介装体12や棒状介装体14は、一体
焼成体20中に所定形状の円形キャビティ22や連通孔
24を有利に形成するために用いられるものであるが、
積層後の介装体12の取出しが不可能であるため、後の
一体焼成のための加熱によって消失せしめられ、それら
円形キャビティ22や連通孔24内に何等残存しないよ
うにする必要があるところから、そのような焼成のため
の加熱によって焼失し得る物質により、主として構成さ
れるものでなければならず、またダイヤフラム形成部材
2、空間形成部材4及び固定台形成部材8の積層一体化
(結合)のための加圧によって、それら未焼成の成形体
部分が円形空所6や貫通孔10内に膨出しないように、
そのような加圧力に耐え得る所定形状の個体である必要
がある。
さらに、この介装体12,14を構成する昇華物質は、
一般に、常温で昇華しないものであり、またペースト用
溶媒であるエーテル等の有機溶媒に対して難溶性である
ことが望ましく、特に、その昇華温度が未焼成のセラミ
ックス成形体(2゜4.8)に含まれるバインダや可塑
剤等の加熱により分解する物質の分解温度よりも高い物
質であることが望ましく、例えば、本発明にあっては、
テオプロミン、インジゴ、1,5−ジアミノアントラキ
ノン、ヘキサブロムベンゼン、ナフタセン等が、特に好
ましい昇華物質として用いられる。
一般に、常温で昇華しないものであり、またペースト用
溶媒であるエーテル等の有機溶媒に対して難溶性である
ことが望ましく、特に、その昇華温度が未焼成のセラミ
ックス成形体(2゜4.8)に含まれるバインダや可塑
剤等の加熱により分解する物質の分解温度よりも高い物
質であることが望ましく、例えば、本発明にあっては、
テオプロミン、インジゴ、1,5−ジアミノアントラキ
ノン、ヘキサブロムベンゼン、ナフタセン等が、特に好
ましい昇華物質として用いられる。
そして、このような昇華物質は、未焼成のセラミックス
成形体(2,4,8)と同様に、バインダや可塑剤等を
配合して、所定の形状に成形され、以て目的とする形状
並びに体積の介装体とされることとなる。
成形体(2,4,8)と同様に、バインダや可塑剤等を
配合して、所定の形状に成形され、以て目的とする形状
並びに体積の介装体とされることとなる。
さらに、このような主として昇華物質よりなる介装体1
2,14は、前述のように、未焼成のセラミックス成形
体(2,4,8)の膨出を狙止する目的から、一般に形
成される空所(6,10)と略同−の大きさ、形状を有
し、そして該空所内に隙間なく密に充填せしめられるこ
ととなるが、積層一体化のための加圧によるセラミック
ス成形体の膨出作用を阻止し得ることとなるなら、該介
装体を該空所内に完全に充填せしめる必要はなく、また
中空体等の他の構造、形状等も採用することが可能であ
る。
2,14は、前述のように、未焼成のセラミックス成形
体(2,4,8)の膨出を狙止する目的から、一般に形
成される空所(6,10)と略同−の大きさ、形状を有
し、そして該空所内に隙間なく密に充填せしめられるこ
ととなるが、積層一体化のための加圧によるセラミック
ス成形体の膨出作用を阻止し得ることとなるなら、該介
装体を該空所内に完全に充填せしめる必要はなく、また
中空体等の他の構造、形状等も採用することが可能であ
る。
なお、本発明に従う圧力検出器に用いられる一体焼成体
の構造は、以上の如き構造のものに限定されるものでは
決してなく、その他の構造も適宜に採用され得るもので
あり、その幾つかの例が、第2図以下に示されている。
の構造は、以上の如き構造のものに限定されるものでは
決してなく、その他の構造も適宜に採用され得るもので
あり、その幾つかの例が、第2図以下に示されている。
すなわち、第2図(a)及び(b)は、本発明の第二の
実施例を示しているが、前記第一の実施例とは異なり、
介装体が昇華物質でない実施例である。そこにおいては
、固定台形成部材26が空間形成部材を兼ねる構造とさ
れており、従って、この構造の場合、積層後の介装体の
取出しが可能であるため、介装体は必ずしも昇華物質で
ある必要はなく、例えば円柱状金型28で良い。この円
柱状金型28が、固定台形成部材26に設けられた大き
な円孔30内に密に収められた状態において、ダイヤフ
ラム形成部材2が積層されて、一体的な積層体とされる
ようになっている。
実施例を示しているが、前記第一の実施例とは異なり、
介装体が昇華物質でない実施例である。そこにおいては
、固定台形成部材26が空間形成部材を兼ねる構造とさ
れており、従って、この構造の場合、積層後の介装体の
取出しが可能であるため、介装体は必ずしも昇華物質で
ある必要はなく、例えば円柱状金型28で良い。この円
柱状金型28が、固定台形成部材26に設けられた大き
な円孔30内に密に収められた状態において、ダイヤフ
ラム形成部材2が積層されて、一体的な積層体とされる
ようになっている。
従って、このような積層体を、円柱状金型28を取り除
いた後、一体焼成すれば、第2図(b)示される如き、
外部に連通ずる大きな円形キャビティ32が内部に形成
された、ダイヤフラム部16と固定台部1日とを一体的
に有する一体焼成体20が得られるのである。
いた後、一体焼成すれば、第2図(b)示される如き、
外部に連通ずる大きな円形キャビティ32が内部に形成
された、ダイヤフラム部16と固定台部1日とを一体的
に有する一体焼成体20が得られるのである。
また、本発明の第三の実施例を示す第3図(a)及び(
b)においては、前例とは異なり、固定台形成部材が複
数(ここではn個)の板状の固定台形成部材片34a、
34b・・・34nにて構成されているところに特徴が
あり、これら複数の固定台形成部材片34a、34b・
・・34nを積層し、更にその上に、空間形成部材4、
ダイヤフラム形成部材2を積層することによって、積層
体が形成されることとなる。なお、円板状介装体12は
、第1図の例と同様に、空間形成部材4の円形空所6内
に介装せしめられ、また棒状介装体14は、各固定台形
成部材片34a、34b・・・34nに形成された各貫
通孔10a、10b・・Ion内に介装せしめられるこ
ととなる。
b)においては、前例とは異なり、固定台形成部材が複
数(ここではn個)の板状の固定台形成部材片34a、
34b・・・34nにて構成されているところに特徴が
あり、これら複数の固定台形成部材片34a、34b・
・・34nを積層し、更にその上に、空間形成部材4、
ダイヤフラム形成部材2を積層することによって、積層
体が形成されることとなる。なお、円板状介装体12は
、第1図の例と同様に、空間形成部材4の円形空所6内
に介装せしめられ、また棒状介装体14は、各固定台形
成部材片34a、34b・・・34nに形成された各貫
通孔10a、10b・・Ion内に介装せしめられるこ
ととなる。
そして、このような積層体を一体焼成することにより、
第3図(b)に示される如き、前記第一の実施例と同様
な構造の一体焼成体20が得られるのである。更に、か
かる第三の実施例においては、ダイヤフラム形成部材2
、空間形成部材4及び固定台形成部片34a、34b、
・・・34nを全て同じ厚さとした場合、一種類の
厚さの未焼成の板状形成体から、ダイヤフラム形成部材
2、空間形成部材4及び固定台形成部片34a、34b
、・・・34nを得ることが出来るので、生産性が良い
。
第3図(b)に示される如き、前記第一の実施例と同様
な構造の一体焼成体20が得られるのである。更に、か
かる第三の実施例においては、ダイヤフラム形成部材2
、空間形成部材4及び固定台形成部片34a、34b、
・・・34nを全て同じ厚さとした場合、一種類の
厚さの未焼成の板状形成体から、ダイヤフラム形成部材
2、空間形成部材4及び固定台形成部片34a、34b
、・・・34nを得ることが出来るので、生産性が良い
。
さらに、第4図に示される本発明の第四の実施例は、一
体焼成体内に形成される内部空所が外部に連通されてい
ない構造の一例を示すものであって、第4図(a)から
明らかなように、固定台形成部材36には、前例とは異
なり、空間形成部材4の円形空所6を外部に連通せしめ
る貫通孔が設けられていない。
体焼成体内に形成される内部空所が外部に連通されてい
ない構造の一例を示すものであって、第4図(a)から
明らかなように、固定台形成部材36には、前例とは異
なり、空間形成部材4の円形空所6を外部に連通せしめ
る貫通孔が設けられていない。
そして、このような固定台形成部材36に対して、円板
状介装体12を円形空所6内に収容した空間形成部材4
が、更にその上にダイヤプラム形成部材2が積層されて
、得ら・れる積層体を、一体焼成せしめることにより、
第4図(b)に示される如き、外部に連通しない円形キ
ャビティ22を有する、ダイヤフラム部1ゞ6と固定台
部18とが一体的に形成された一体焼成体20が得られ
るのである。
状介装体12を円形空所6内に収容した空間形成部材4
が、更にその上にダイヤプラム形成部材2が積層されて
、得ら・れる積層体を、一体焼成せしめることにより、
第4図(b)に示される如き、外部に連通しない円形キ
ャビティ22を有する、ダイヤフラム部1ゞ6と固定台
部18とが一体的に形成された一体焼成体20が得られ
るのである。
なお、このような構造の一体焼成体20を用いた圧力検
出器にあっては、前記第1図〜第3図の一体焼成体20
を用いる場合とは異なり、そのダイヤフラム部16の外
面のみが、被測定圧力の作用面として選定されることと
なる。
出器にあっては、前記第1図〜第3図の一体焼成体20
を用いる場合とは異なり、そのダイヤフラム部16の外
面のみが、被測定圧力の作用面として選定されることと
なる。
さらにまた、第5図に示される本発明の第五の実施例に
あっては、前例の如き空間形成部材4を用いることなく
、゛第5図(C)に示される如き断面形状を呈する傘状
介装体38を、ダイヤフラム形成部材2と固定台形成部
材8との間に介在せしめて、それらを積層することによ
って、その一体焼成体20には、第5図(b)に示され
る如く、傘状キャビティ40が傘状介装体38の配置部
位に形成されるのである。なお、ここでは、一体焼成体
20のダイヤフラム部16は、傘状介装体38の傘状形
状によって外部に膨出する構造において、固定台部18
に対して一体的に形成されることとなる。
あっては、前例の如き空間形成部材4を用いることなく
、゛第5図(C)に示される如き断面形状を呈する傘状
介装体38を、ダイヤフラム形成部材2と固定台形成部
材8との間に介在せしめて、それらを積層することによ
って、その一体焼成体20には、第5図(b)に示され
る如く、傘状キャビティ40が傘状介装体38の配置部
位に形成されるのである。なお、ここでは、一体焼成体
20のダイヤフラム部16は、傘状介装体38の傘状形
状によって外部に膨出する構造において、固定台部18
に対して一体的に形成されることとなる。
なお、以上のような本発明に従う圧力検出器を与える一
体焼成体20にあっては、第6図や第7図に示されるよ
うに、そのダイヤフラム部16を形成する、内部に設け
られた円形キャビティ22、 のエツジ部(角部)に
所定の曲率を与えることが出来る利点がある。すなわち
、第6図(a)及び(b)に示されるように、そこでは
、円形キャビティ22のダイヤフラム部16側のエツジ
部が、所定のアール形状において構成されたアール形状
部42とされており、また第7図(a)及び(b)に示
された例にあっては、円形キャビティ22の二つの角部
が、アール形状において構成されたアール形状部44と
されているのである。
体焼成体20にあっては、第6図や第7図に示されるよ
うに、そのダイヤフラム部16を形成する、内部に設け
られた円形キャビティ22、 のエツジ部(角部)に
所定の曲率を与えることが出来る利点がある。すなわち
、第6図(a)及び(b)に示されるように、そこでは
、円形キャビティ22のダイヤフラム部16側のエツジ
部が、所定のアール形状において構成されたアール形状
部42とされており、また第7図(a)及び(b)に示
された例にあっては、円形キャビティ22の二つの角部
が、アール形状において構成されたアール形状部44と
されているのである。
このように、一体焼成体20の内部に形成されたダイヤ
フラム部16を画成する円形キャビティ22のエツジ部
に所定の曲率をもつ形状(42゜44)を与えるように
すれば、ダイヤフラム部16の周辺部に応力集中が惹起
されることが効果的に抑制乃至は回避され、これによっ
て、一体焼成体20、ひいては圧力検出器の耐久性乃至
は耐圧性を向上せしめることが出来るのである。
フラム部16を画成する円形キャビティ22のエツジ部
に所定の曲率をもつ形状(42゜44)を与えるように
すれば、ダイヤフラム部16の周辺部に応力集中が惹起
されることが効果的に抑制乃至は回避され、これによっ
て、一体焼成体20、ひいては圧力検出器の耐久性乃至
は耐圧性を向上せしめることが出来るのである。
また、第8図には、本発明に従うダイヤフラム部16と
固定台部18とが一体焼成されてなる一体焼成体20を
用いて構成された圧力検出器の組立構造の一例が示され
ている。そこにおいて、一体焼成体20は、ハウジング
本体50内に収容され、そしてハウジング蓋体52にて
覆蓋された状態にて、カシメ部材54にてカシメ固定さ
れることにより、その固定台部18の周縁部がハウジン
グ蓋体52にてハウジング本体50に押し付けられ、0
リング56によるシールの下に固定せしめられるように
なっている。また、一体焼成体20の内部の円形キャビ
ティ22に連通する連通孔24には、ハウジング本体5
0に設けられた圧力導入孔58が接続され、この圧力導
入孔58から導かれる被測定圧力が、円形キャビティ2
2内においてダイヤフラム部16の内面に作用させられ
るようになっている。
固定台部18とが一体焼成されてなる一体焼成体20を
用いて構成された圧力検出器の組立構造の一例が示され
ている。そこにおいて、一体焼成体20は、ハウジング
本体50内に収容され、そしてハウジング蓋体52にて
覆蓋された状態にて、カシメ部材54にてカシメ固定さ
れることにより、その固定台部18の周縁部がハウジン
グ蓋体52にてハウジング本体50に押し付けられ、0
リング56によるシールの下に固定せしめられるように
なっている。また、一体焼成体20の内部の円形キャビ
ティ22に連通する連通孔24には、ハウジング本体5
0に設けられた圧力導入孔58が接続され、この圧力導
入孔58から導かれる被測定圧力が、円形キャビティ2
2内においてダイヤフラム部16の内面に作用させられ
るようになっている。
そして、一体焼成体20のダイヤフラム部16の外面に
は、適当な公知のブリッジ構造、例えばホイートストー
ンブリッジを構成する四つの抵抗体R11R2,R,、
R,が、一体的に設けられており、前記圧力導入孔58
を通じて導き入れられる被測定圧力に基づいて、ダイヤ
フラム部16が変形せしめられることによって、それぞ
れの抵抗体R+ 、Rt 、R3、Raの抵抗値の減少
乃至は抵抗値の増加に従って、所定の出力がリード線6
0を通じて外部に取り出されるようになっているのであ
る。なお、これらの抵抗体R,,R2゜Rx、Raは、
Pt、Au、Ag、Pdなどの金属若しくはそれらの合
金或いはその酸化物中や、Ru Oz 、B l !
Ru Z 07などの導電性酸化物等の、公知の導電性
物質を用いて、ダイヤフラム部16上に一体的に形成さ
れることとなる。
は、適当な公知のブリッジ構造、例えばホイートストー
ンブリッジを構成する四つの抵抗体R11R2,R,、
R,が、一体的に設けられており、前記圧力導入孔58
を通じて導き入れられる被測定圧力に基づいて、ダイヤ
フラム部16が変形せしめられることによって、それぞ
れの抵抗体R+ 、Rt 、R3、Raの抵抗値の減少
乃至は抵抗値の増加に従って、所定の出力がリード線6
0を通じて外部に取り出されるようになっているのであ
る。なお、これらの抵抗体R,,R2゜Rx、Raは、
Pt、Au、Ag、Pdなどの金属若しくはそれらの合
金或いはその酸化物中や、Ru Oz 、B l !
Ru Z 07などの導電性酸化物等の、公知の導電性
物質を用いて、ダイヤフラム部16上に一体的に形成さ
れることとなる。
また、第9図(a)及び(b)には、かかる一体焼成体
20のダイヤフラム部16上に形成された四つの抵抗体
R3,・・・R4と、それを繋ぐ導体回路62の一例が
示されているが、そのような抵抗体R,,R,,・・・
と導体回路62にて構成されるブリッジ回路は公知のも
のが何れも採用され得るものであって、ここでは、第1
0図にその一例を示し、詳しい説明は省略することとす
る。なお、第10図に示されるブリッジ回路において、
64は電源である。
20のダイヤフラム部16上に形成された四つの抵抗体
R3,・・・R4と、それを繋ぐ導体回路62の一例が
示されているが、そのような抵抗体R,,R,,・・・
と導体回路62にて構成されるブリッジ回路は公知のも
のが何れも採用され得るものであって、ここでは、第1
0図にその一例を示し、詳しい説明は省略することとす
る。なお、第10図に示されるブリッジ回路において、
64は電源である。
以上、本発明の幾つかの実施例について、詳細に説明し
てきたが、本発明に係る圧力検出器は、そのような例示
の具体的構造のみに限定して解釈されるものでは決して
なく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者
の知識に基づいて種々なる変形、修正、改良等を加えた
形態において実施され得るものであって、本発明は、そ
のような実施形態のものをも含むものであることが、理
解されるべきである。
てきたが、本発明に係る圧力検出器は、そのような例示
の具体的構造のみに限定して解釈されるものでは決して
なく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者
の知識に基づいて種々なる変形、修正、改良等を加えた
形態において実施され得るものであって、本発明は、そ
のような実施形態のものをも含むものであることが、理
解されるべきである。
(発明の効果)
以上の説明から明らかなように、本発明に従う圧力検出
器は、ダイヤフラムとその周辺部を固定する固定台とが
一体焼成により形成された一体的なセラミ・7クス焼結
体を用いるものであって、ダイヤフラムと固定台とをガ
ラス等の接合材で接合せしめるものではないところから
、かかるダイヤフラムと固定台との接合強度を著しく増
大せしめることが出来、しかも、ダイヤフラムや固定台
に対するガラス等の接合材の熱膨張係数の違いを何等顧
慮する必要がなく、従って熱膨張係数の相違に基づくと
ころの接合部の強度低下環の問題も何等顧慮する必要が
ないのであり、これによって、圧力検出器の耐圧性の有
効な向上も図り得たのである。
器は、ダイヤフラムとその周辺部を固定する固定台とが
一体焼成により形成された一体的なセラミ・7クス焼結
体を用いるものであって、ダイヤフラムと固定台とをガ
ラス等の接合材で接合せしめるものではないところから
、かかるダイヤフラムと固定台との接合強度を著しく増
大せしめることが出来、しかも、ダイヤフラムや固定台
に対するガラス等の接合材の熱膨張係数の違いを何等顧
慮する必要がなく、従って熱膨張係数の相違に基づくと
ころの接合部の強度低下環の問題も何等顧慮する必要が
ないのであり、これによって、圧力検出器の耐圧性の有
効な向上も図り得たのである。
また、本発明に従う圧力検出器にあっては、ダイヤフラ
ムと固定台とが一体焼成により接合せしめられるもので
あるところから、従来の如き介在する接合材との熱膨張
係数の差に基づくところのダイヤフラムの変形も何等惹
起され得ず、従って圧力の検出精度が低下するようなこ
とも、何等生しることはないのである。
ムと固定台とが一体焼成により接合せしめられるもので
あるところから、従来の如き介在する接合材との熱膨張
係数の差に基づくところのダイヤフラムの変形も何等惹
起され得ず、従って圧力の検出精度が低下するようなこ
とも、何等生しることはないのである。
さらに、本発明に従って、ダイヤフラムと固定台とが一
体焼成されることにより、圧力検出器の小型化が可能と
なるのであり、またその製造に際しての工程数も減少せ
しめることが出来、それによって生産性の向上、ひいて
は製造コストの低下を図ることも可能である。
体焼成されることにより、圧力検出器の小型化が可能と
なるのであり、またその製造に際しての工程数も減少せ
しめることが出来、それによって生産性の向上、ひいて
は製造コストの低下を図ることも可能である。
第1図乃至第5図は、それぞれ本発明の異なる実施例を
示すものであって、それぞれの図における(a)は、焼
成前の積層構造を示す斜視説明図であり、それぞれの図
における(b)は、焼成して得られた一体焼成体の縦断
面を示す断面図であり、また第5図(C)は、第5図(
a)における傘状介装体のC−C断面図である。また第
6図及び第7図は、本発明に従う一体焼成体の内部に形
成される円形キャビティ22のエツジ部を所定の曲率の
形状にした異なる例を示すものであって、それぞれの図
における(a)は、その全体を示す一体焼成体の縦断面
図であり、そしてそれぞれの図における(b)は、それ
ぞれの図の(a)における要部拡大説明図である。更に
、第8図は、本発明に従う一体焼成体を組み込んでなる
圧力検出器の組立構造の一例を示す断面説明図であり、
第9図(a)及び(b)は、それぞれ第8図における一
体焼成体の上面図及び断面説明図であり、第10図は、
そのような一体焼成体上に形成されるブリッジ回路の一
例を示す回路図である。 2:ダイヤフラム形成部材 4:空間形成部材 6:−円形空所8.26,3
6:固定台形成部材 10.10a、10b、−10n:貫通孔12:円板状
介装体 14:棒状介装体16:ダイヤフラム部 1
8:固定台部20ニ一体焼成体 22.327円形円形キャビ ティ:連通孔 28:円柱状金型30:円孔 34a、34b、 ・・・34n、:固定台形成部材片
38:傘状介装体 40:傘状キャビティ42.4
4:アール形状部
示すものであって、それぞれの図における(a)は、焼
成前の積層構造を示す斜視説明図であり、それぞれの図
における(b)は、焼成して得られた一体焼成体の縦断
面を示す断面図であり、また第5図(C)は、第5図(
a)における傘状介装体のC−C断面図である。また第
6図及び第7図は、本発明に従う一体焼成体の内部に形
成される円形キャビティ22のエツジ部を所定の曲率の
形状にした異なる例を示すものであって、それぞれの図
における(a)は、その全体を示す一体焼成体の縦断面
図であり、そしてそれぞれの図における(b)は、それ
ぞれの図の(a)における要部拡大説明図である。更に
、第8図は、本発明に従う一体焼成体を組み込んでなる
圧力検出器の組立構造の一例を示す断面説明図であり、
第9図(a)及び(b)は、それぞれ第8図における一
体焼成体の上面図及び断面説明図であり、第10図は、
そのような一体焼成体上に形成されるブリッジ回路の一
例を示す回路図である。 2:ダイヤフラム形成部材 4:空間形成部材 6:−円形空所8.26,3
6:固定台形成部材 10.10a、10b、−10n:貫通孔12:円板状
介装体 14:棒状介装体16:ダイヤフラム部 1
8:固定台部20ニ一体焼成体 22.327円形円形キャビ ティ:連通孔 28:円柱状金型30:円孔 34a、34b、 ・・・34n、:固定台形成部材片
38:傘状介装体 40:傘状キャビティ42.4
4:アール形状部
Claims (9)
- (1)圧力に応じて変形し得るセラミックス製ダイヤフ
ラムと、該ダイヤフラムの周辺部を固定するセラミック
ス製固定台と、前記ダイヤフラムに形成された抵抗体と
を有し、該抵抗体の抵抗値の変化として圧力を検出する
圧力検出器であって、前記ダイヤフラムと前記固定台と
を、一体焼成したことを特徴とする圧力検出器。 - (2)内部に所定形状の空所が形成されるように、未焼
成の板状または厚膜状セラミックス成形体を重ね合わせ
、積層一体化してなるものを、焼成することにより、前
記ダイヤフラム及び前記固定台が一体的に形成されると
共に、それらダイヤフラムと固定台にて構成される一体
焼成体内に所定形状の内部空間が形成されている特許請
求の範囲第1項記載の圧力検出器。 - (3)前記未焼成のセラミックス成形体の複数を重ね合
わせて形成される前記空所内に、加熱により昇華する物
質よりなる所定形状の介装体を存在せしめ、所定の焼結
温度で焼成することにより、前記介装体を消失せしめて
、前記内部空間が形成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第2項記載の圧力検出器。 - (4)前記介装体が、前記空所と同一の大きさ、形状を
有し、且つ該空所内に隙間なく密に存在せしめられる特
許請求の範囲第3項記載の圧力検出器。 - (5)前記加熱により昇華する物質の昇華温度が、前記
未焼成のセラミックス成形体に含まれる、加熱により分
解する物質の分解温度より高い特許請求の範囲第3項記
載の圧力検出器。 - (6)前記加熱により昇華する物質が、テオブロミンま
たはインジゴである特許請求の範囲第3項乃至第5項の
何れかに記載の圧力検出器。 - (7)前記未焼成の板状セラミックス成形体が、セラミ
ックスのグリーンシートである特許請求の範囲第2項記
載の圧力検出器。 - (8)前記未焼成の厚膜状セラミックス成形体が、厚膜
印刷技術により形成されたものである特許請求の範囲第
2項記載の圧力検出器。 - (9)前記内部空間のエッジが、所定の曲率をもつ形状
を有するように形成されている特許請求の範囲第2項乃
至第4項の何れかに記載の圧力検出器。
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JP62129360A JPS63292032A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 圧力検出器 |
US07/197,312 US4864271A (en) | 1987-05-26 | 1988-05-23 | Pressure sensor |
DE3817695A DE3817695C2 (de) | 1987-05-26 | 1988-05-25 | Verfahren zur Herstellung eines keramischen Drucksensors |
US07/370,774 US4972579A (en) | 1987-05-26 | 1989-06-21 | Pressure sensor |
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JP62129360A JPS63292032A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 圧力検出器 |
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---|---|---|---|
JP62129360A Pending JPS63292032A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 圧力検出器 |
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