(57)【要約】【課題】本発明は、従来の圧力検出素子で利用されるピエゾ抵抗効果ではない別原理に基づく新規な圧力検出素子を提供すること、特に、高温・高圧下でも使用可能な優れた圧力感度を有する圧力検出素子を提供することを目的としている。【解決手段】本発明の一態様は、第１の粒子を主体とした母材中に前記第１の粒子とは導電性が異なる第２の粒子が分散した圧力検出素子であって、前記第１の粒子と第２の粒子との加圧による接触状態の変化により電気抵抗が変化する特性を有する圧力検出素子である。かかる圧力検出素子によれば、圧力検出素子に圧力が加わると、第１の粒子と第２の粒子の接触界面における接触状態の変化により作用する圧力に応じて接触抵抗が変化し、圧力検出素子の電気抵抗が変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の粒子を主体とした母材中に前記第１の粒子とは導電性が異なる第２の粒子が分散した圧力検出素子であって、前記第１の粒子と第２の粒子との加圧による接触状態の変化により電気抵抗が変化する特性を有する圧力検出素子。
【請求項２】
前記第２の粒子が、カーボン、炭化珪素、酸化錫、酸化インジウム、酸化銀、酸化銅、IV、V、VI族の遷移金属元素の炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、酸化物及びこれらの化合物で構成される複合化合物の一種またはそれらの二種以上を含む請求項１に記載の圧力検出素子。
【請求項３】
前記第２の粒子のヤング率が２０×１０１０Ｐａ以下である請求項１又は２のいずれかに記載の圧力検出素子。
【請求項４】
前記第１の粒子のヤング率が３３×１０１０Ｐａ以下である請求項１又は２のいずれかに記載の圧力検出素子。
【請求項５】
前記第１の粒子が絶縁性粒子である請求項１に記載の圧力検出素子。
【請求項６】
前記第１の粒子が、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウム、アルミナ、ムライト、ジルコニア、マグネシア、コージェライト、アルミニウムチタネートのいずれか一種またはそれらの二種以上を含む請求項５に記載の圧力検出素子。
【請求項７】
前記第１の粒子が窒化珪素である請求項５に記載の圧力検出素子。
【請求項８】
前記第１の粒子が窒化珪素、前記第２の粒子がカーボンである請求項５に記載の圧力検出素子。
【請求項９】
前記第１の粒子が導電性粒子である請求項１に記載の圧力検出素子。
【請求項１０】
前記第１の粒子が、炭化珪素、IV、V、VI族の遷移金属元素の炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、酸化物及びこれらの化合物で構成される複合化合物の一種またはそれらの二種以上を含む請求項９に記載の圧力検出素子。
【請求項１１】
前記第１の粒子が炭化珪素である請求項９に記載の圧力検出素子。
【請求項１２】
前記第１の粒子が炭化珪素、前記第２の粒子がカーボンである請求項９に記載の圧力検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力を印加すると電気抵抗率が変化する圧力検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属または半導体素子を用いた圧力または荷重検出素子が一般的に使用されており、中でもシリコン単結晶や炭化珪素等からなる半導体圧力検出素子は、金属歪ゲージと比較し、圧力感度が数桁優れることから幅広い応用がなされている。しかしながら、従来の半導体圧力検出素子は機械的強度が弱く、高温・高圧下では単体で使用することが出来ないため耐圧容器に組み込んで測定を行っており、検出装置の構成が複雑になるとともにコスト高となる問題があった。
【０００３】
この問題を解決するため高温・高圧下で使用できる圧力検出素子に関する研究が種々なされており、その一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の圧力検出素子は、Ｓｉ３Ｎ４とＣを反応させ、ＳｉＣを析出させた、Ｓｉ３Ｎ４を主成分とする多結晶セラミックス材料であり、Ｓｉ３Ｎ４を主成分とする多結晶セラミックス材料に析出させたＳｉＣの有するピエゾ抵抗効果、すなわち、材料に圧力を加えると電気抵抗が変化する現象を利用して圧力を検出するものであり、主成分であるＳｉ３Ｎ４が高強度であるため耐圧容器等で圧力検出素子を保護しなくても高温高圧下で使用可能となる。
【０００４】
また、特許文献１と類似した構成の耐放電性複合材料が特許文献２に開示されている。特許文献２の耐放電性複合材料は、例えばＳｉ３Ｎ４等からなる絶縁性セルの中にカーボン等からなる導電性粒子を分散させ、所定の電気抵抗値を発現させたものであり、絶縁性セルに導電性粒子を3次元網目状に分散させる事により導電パスが形成され、この導電性粒子の添加量によって電気抵抗値が制御される。
【特許文献１】特開２００４-２０３５５号公報
【特許文献２】特開２００１-３１６１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の圧力検出素子で利用されるピエゾ抵抗効果ではない別原理に基づく新規な圧力検出素子を提供すること、特に、高温・高圧下でも使用可能な優れた圧力感度を有する圧力検出素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の粒子を主体とした母材中に前記第１の粒子とは導電性が異なる第２の粒子が分散した圧力検出素子であって、前記第１の粒子と第２の粒子との加圧による接触状態の変化により電気抵抗が変化する特性を有する圧力検出素子である。かかる圧力検出素子によれば、図1（ａ）に示す圧力検出素子に圧力が作用していない又は圧力が低い状態に対し、同図（ｂ）に示す作用する圧力が増加した状態では、第１の粒子１１と前記第１の粒子とは導電性が異なる第２の粒子１２との接触面積が増加するなど両者の接触状態が変化する。この作用する圧力に応じた接触状態の変化により第１の粒子１１と第２の粒子１２の界面の接触抵抗が変化し、その結果、作用する圧力に応じて圧力検出素子の電気抵抗が変化する。このように、上記圧力検出素子では導電性粒子等のピエゾ抵抗効果を利用するのではなく、第１の粒子と前記第１の粒子とは導電性の異なる第２の導電性粒子との接触界面における接触状態の変化、具体的に言えば接触抵抗の変化を利用して圧力を検出するので、従来のピエゾ抵抗効果を利用する圧力検出素子に比べて第１の粒子又は第２の粒子を広い範囲から選択することができ、工業生産上有利である。
【０００７】
さらに上記圧力検出素子において、第２の粒子の材料は、カーボン、炭化珪素、酸化錫、酸化インジウム、酸化銀、酸化銅、IV、V、VI族の遷移金属元素の炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、酸化物及びこれらの化合物で構成される複合化合物の一種、または、それらの二種以上を含むものを選択することが好ましい。これら導電性が高い材料からなる材料を選択することにより、第１の粒子と第２の粒子の差が大きくなり、加圧時に接触抵抗が変化した際の電気抵抗変化率が大きく、より圧力感度の高い圧力検出素子が構成される。
【０００８】
さらに加えて上記圧力検出素子において、第２の粒子のヤング率は２０×１０１０Ｐａ以下であることが好ましい。このように所定のヤング率以下の第２の粒子を分散させれば、圧力が作用したとき第２の粒子の塑性変形が生じやすく、その結果第１の粒子との接触面積の変化が大きくなり、より高い圧力感度の圧力検出素子が構成される。
【０００９】
さらに加えて上記圧力検出素子において、第１の粒子のヤング率は３３×１０１０Ｐａ以下であることが好ましい。このように母材を構成する第１の粒子を、所定のヤング率以下とすることで、圧力が作用したときの圧力検出素子全体の塑性変形を大きくすることができ、その結果、第１の粒子と第２粒子の接触面積の変化が大きくなり、より高い圧力感度の圧力検出素子が構成される。
【００１０】
さらに加えて上記圧力検出素子において、母材を構成する第１の粒子は絶縁性粒子であることが好ましい。このように母材を構成する第１の粒子を、絶縁性の材料とすることで、第２の粒子との導電性の差が大きくなり、加圧時に接触抵抗が変化した際の電気抵抗率の変化が大きく、より高い圧力感度の圧力検出素子が構成される。
【００１１】
加えて母材を構成する絶縁性の第１の粒子は、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウム、アルミナ、ムライト、ジルコニア、マグネシア、コージェライト、アルミニウムチタネートのいずれか一種、または、それらの二種以上を含むものを選択することが好ましい。これら機械強度が高く、高温においても化学的に安定している材料からなる絶縁性粒子を選択することにより、高温・高圧に対する抵抗力は母材が負担するので、より高圧・高温にも耐えうる圧力検出素子が構成される。
【００１２】
上記圧力検出素子は、母材を構成する第１の粒子が窒化珪素であることが好ましい。圧力検出素子を構成する母材となる第１の粒子を高温下における機械的強度、及び化学的安定性の極めて高い窒化珪素とすることにより、特に高温・高圧下において高い耐久性を有する圧力検出素子が構成される。
【００１３】
上記圧力検出素子は、母材を構成する第１の粒子が窒化珪素、第２の粒子がカーボンであることが好ましい。母材を構成する第１の粒子を、高温下における機械的強度、および化学的安定性の極めて高い窒化珪素とし、第２の粒子を高い電気的導電性と適宜なヤング率を有するカーボンとすることにより、特に高温・高圧下において高い耐久性と、高い圧力感度を具現可能な圧力検出素子が構成される。
【００１４】
上記圧力検出素子において、母材を構成する第１の粒子は導電性粒子であることが好ましい。このように母材を構成する第１の粒子を導電性の材料とすることで、少量の第２の粒子を添加した場合でも電気抵抗を小さくすることができ、第１の粒子と第２の粒子の混合比率を幅広い範囲から選択することができ、工業生産上有利である。
【００１５】
さらに上記圧力検出素子において、母材を構成する導電性を有する第一の粒子は、炭化珪素、IV、V、VI族の遷移金属元素の炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、酸化物及びこれらの化合物で構成される複合化合物の一種、または、それらの二種以上を含むものを選択することが好ましい。これら機械強度が高く、高温においても化学的に安定している材料からなる導電性粒子を選択することにより、高温・高圧に対する抵抗力は母材が負担するので、より高圧・高温にも耐えうる圧力検出素子が構成される。
【００１６】
上記圧力検出素子は、母材を構成する第１の粒子が炭化珪素であることが好ましい。圧力検出素子を構成する母材となる第１の粒子を高温下における機械的強度、及び化学的安定性の極めて高い炭化珪素とすることにより、特に高温・高圧下において高い耐久性を有する圧力検出素子が構成される。
【００１７】
上記圧力検出素子は、母材となる第１の粒子が炭化珪素、第二の粒子がカーボンであることが好ましい。母材を構成する第１の粒子を高温下における機械的強度、及び化学的安定性の極めて高い炭化珪素とし、第２の粒子を高い電気的導電性と適宜なヤング率を有するカーボンとすることにより、特に高温・高圧下において高い耐久性と、高い圧力感度を具現可能な圧力検出素子が構成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、母材となる第１の粒子と、前記第１の粒子とは導電性が異なる第２の粒子の接触状態により作用する圧力を検出する新規な圧力検出素子を提供できる。この新規な圧力検出素子は、広い範囲から材料を選定できること、また圧力検出素子を構成する母材となる第１の粒子と第２の粒子の割合を変えることにより、用途に応じた圧力感度又は機械強度を有する圧力検出素子を容易に実現することができる。また、上記態様の圧力検出素子によれば、所定の機械的強度を有する第１の粒子と、所定の導電性及びヤング率を有する第２の粒子で圧力検出素子を構成することにより、高温・高圧下において高い圧力感度を備えた圧力検出素子を提供できる。もって、高温・高圧状態における圧力の測定であっても耐圧容器等に圧力検出素子を組込む必要がなく、検出装置の構造を簡素化でき、低コストな検出装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明をその実施例によって具体的に説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものではない。
【００２０】
(実施例１)
実施例１は第１の粒子に絶縁性の窒化珪素、第２の粒子に炭化珪素を用いた例である。
α-Ｓｉ３Ｎ４粉末（宇部興産製、型番：Ｅ１０、平均粒径０．５μｍ）を３８．０ｇ、β-ＳｉＣ粉末（高純度化学製、型番：ＳＩＩ０１ＦＡ）を３．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１６５０℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体を電気抵抗率評価用として３ｍｍ角、長さ１２ｍｍの試験片に、３点曲げ強度試験片として４ｍｍ×３ｍｍ×３０ｍｍの試験片に加工した。電気抵抗率評価用試料には、３ｍｍ角の面に厚さ１ｍｍのＣｕ電極をロー付けし、該Ｃｕ電極にΦ０．６ｍｍのＣｕリード線をハンダ付けした。
［評価方法］
３ｍｍ×１２ｍｍの面を加圧した時の電気抵抗率変化率は、ミリオームメーター（アドバンテスト製、型番：Ｒ８３４０）で測定した。３点曲げ試験は、ＪＩＳＲ１６０１に基づいて行った。ただし、支点間距離は２６ｍｍとした。なお、以下の実施例２〜１４及び比較例１〜２でも同様な方法で評価した。
［測定結果］
測定結果を表1に示す。電気抵抗率の変化率は０．００６（％/ＭＰａ）、３点曲げの破壊強度は８１０ＭＰａであった。
【００２１】
実施例２〜７は第１の粒子に絶縁性の窒化珪素、第２の粒子にカーボンを用いた例である。
（実施例２）
α-Ｓｉ３Ｎ４粉末（宇部興産製、型番：Ｅ１０、平均粒径０．５μｍ）を３９．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を２．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１６５０℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。ここで、窒素雰囲気中で焼結した理由は、ＣとＳｉ３Ｎ４が反応してＳｉＣが析出することを防止するためである。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００２２】
(実施例３)
α-Ｓｉ３Ｎ４粉末（宇部興産製、型番：Ｅ１０、平均粒径０．５μｍ）を３８．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を３．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１６５０℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００２３】
(実施例４)
α-Ｓｉ３Ｎ４粉末（宇部興産製、型番：Ｅ１０、平均粒径０．５μｍ）を３５．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を６．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１６５０℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００２４】
(実施例５)
α-Ｓｉ３Ｎ４粉末（宇部興産製、型番：Ｅ１０、平均粒径０．５μｍ）を３２．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を９．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１６５０℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００２５】
(実施例６)
α-Ｓｉ３Ｎ４粉末（宇部興産製、型番：Ｅ１０、平均粒径０．５μｍ）を２９．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を１２．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１６５０℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００２６】
(実施例７)
α-Ｓｉ３Ｎ４粉末（宇部興産製、型番：Ｅ１０、平均粒径０．５μｍ）を２６．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を１５．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１６５０℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００２７】
(実施例８)
実施例８は第１の粒子に絶縁性の窒化珪素、第２の粒子に炭化珪素とカーボンを用いた例である。
α-Ｓｉ３Ｎ４粉末（宇部興産製、型番：Ｅ１０、平均粒径０．５μｍ）を３８．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を３．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。乾燥後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成し、ホットプレスにて、焼結温度１８００℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結を行った。ここで、本実施例において、アルゴン雰囲気中で成形体を焼結したのは、ＣとＳｉ３Ｎ４を反応させてＳｉＣを析出させ、母材であるＳｉ３Ｎ４の中にＳｉＣ及びＣが分散した圧力検出素子を得るためである。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００２８】
実施例９〜１３は、母材となる第１の粒子に導電性の炭化珪素、第二の粒子にカーボンを用いた例である。
（実施例９）
β-ＳｉＣ粉末（高純度化学製、型番：ＳＩＩ０１ＦＡ）を４０．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を１．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１８００℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００２９】
(実施例１０)
β-ＳｉＣ粉末（高純度化学製、型番：ＳＩＩ０１ＦＡ）を３８．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を３．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１８００℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００３０】
(実施例１１)
β-ＳｉＣ粉末（高純度化学製、型番：ＳＩＩ０１ＦＡ）を３５．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を６．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１８００℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００３１】
(実施例１２)
β-ＳｉＣ粉末（高純度化学製、型番：ＳＩＩ０１ＦＡ）を３２．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を９．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１８００℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００３２】
(実施例１３)
β-ＳｉＣ粉末（高純度化学製、型番：ＳＩＩ０１ＦＡ）を２９．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を１２．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１８００℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００３３】
(実施例１４)
実施例１４は第１の粒子に導電性の炭化珪素を、第２の粒子に窒化チタンを用いた例である。
β-ＳｉＣ粉末（高純度化学製、型番：ＳＩＩ０１ＦＡ）を１７．０ｇ、ＴｉＮ粉末（フルウチカガク製、型番：ＴｉＣ７２２０６Ａ）を２４．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１６５０℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。
【００３４】
（比較例１）
比較例１は第１の粒子のみで構成させた例である。
α-Ｓｉ３Ｎ４粉末（宇部興産製、型番：Ｅ１０、平均粒径０．５μｍ）を４１．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。乾燥後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成し、ホットプレスにて、焼結温度１６５０℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結を行った。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表１に示す。
【００３５】
（比較例２）
比較例２は第１の粒子に絶縁性の窒化珪素、第２の粒子にカーボンを使用し、第２の粒子の添加量を少なくした例である。
α-Ｓｉ３Ｎ４粉末（宇部興産製、型番：Ｅ１０、平均粒径０．５μｍ）を４０．０ｇ、Ｃ粉末（高純度化学製、型番：ＣＣＥ０１ＰＡ）を１．０ｇ、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＡＬＯ０５ＰＡ）を６．０ｇ、Ｙ２Ｏ３（高純度化学製、型番：ＹＹＯ０１ＰＡ）を３．０ｇ秤量し、エタノール中でボールミル混合を行った。混合粉を乾燥した後、Φ３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体を作成した。その成形体を、ホットプレスにて、焼結温度１６５０℃、保持時間２時間、加圧力５０ＭＰａ、窒素雰囲気中で焼結した。得られた焼結体から実施例１と同一寸法の試験片を加工し、同一方法で評価した。測定結果を表1に示す。導電性粒子の添加量が少なく、電気抵抗が１０６Ω以上と高く、圧力感度を測定することができなかった。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
本発明の実施例によれば、第2の粒子を導電性を有するＣ、ＳｉＣ、ＴｉＮから選択したり、又はＣの添加率により、圧力検出素子の圧力感度や機械強度は任意に調整可能である。また、本発明の実施例では、いずれの構成であっても、電気抵抗率の変化率が０．００５（％/ＭＰａ）以上と圧力感度が高く、３点曲げ強度が５０（ＭＰａ）以上と機械的強度の高い圧力検出素子が実現された。また、実施例２〜７及び９〜１３では、所定のヤング率を有するＣを導電性粒子としてＳｉ３Ｎ４の中に分散させることにより、ＳｉＣ及びＴｉＮを分散させた実施例１、８、１４に比べてより高い圧力感度を有する圧力検出素子が実現された。また、実施例９〜１４により、母材となる第1の粒子が導電性を有していても高い圧力感度を有した圧力検出素子が得られることを示した。さらに実施例９から、母材となる第１の粒子に導電性を有する材料を選定することで、第２の粒子の添加量が２．９％と少量でも導電率を有する圧力検出素子を得ることができ、その機械特性や圧力感度を広範囲で制御できることを示した。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の圧力検出素子は構造上、静水圧の計測も可能である。また、用途に応じて圧力感度を高めたり、機械強度を高めたりすることができる。そのため、自動車のエンジン内の圧力計測（筒内圧力センサ）、ディーゼルエンジンのインジェクターに燃料を供給するコモンレールの圧力計測に適用可能であり、さらに、高圧タンクや高圧ボンベの静水圧計測にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の圧力検出素子の検出原理を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１ 母材を構成する第１の粒子
１２ 第２の粒子
【図１】
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