(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の圧電素子及び該圧電素子それぞれの側面に設けられた側面電極部を有する圧電素子積層体と、前記側面電極部に電気的に接続する導電部材と、前記導電部材に電気的に接続する外部電極部材とを有する積層型圧力センサであって、
前記導電部材は筒状であり、前記側面電極部に向かう力で各側面電極部を押す押圧部を有し、前記導電部材の内側に前記外部電極部材が挿入されている、ことを特徴とする積層型圧力センサ。
【請求項２】
前記押圧部のピッチは、前記圧電素子積層体の積層方向に並ぶ前記側面電極部のピッチと同じ又はそれ以下である、請求項１に記載の積層型圧力センサ。
【請求項３】
前記導電部材が、コイルばねである、請求項１又は２に記載の積層型圧力センサ。
【請求項４】
前記導電部材を前記側面電極部側に付勢する付勢部材を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層型圧力センサ。
【請求項５】
前記付勢部材が、前記導電部材とともに前記圧電素子積層体を位置決めするガイド部材である、請求項４に記載の積層型圧力センサ。
【請求項６】
前記付勢部材は、前記導電部材を前記側面電極部側に向けるガイド部材と、該ガイド部材を前記側面電極部側に付勢するばね部材とを有する、請求項４又は５に記載の積層型圧力センサ。
【請求項７】
前記付勢部材は、前記導電部材及び前記圧電素子積層体を包囲する割型のガイド部材である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の積層型圧力センサ。
【請求項８】
前記圧電素子積層体は、該圧電素子積層体の周囲に配置された位置決めピンにより位置決めされる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層型圧力センサ。
【請求項９】
前記圧電素子積層体の上面又は下面の少なくとも一方にプレートが配置され、前記プレートはガイド穴を有し、該ガイド穴に前記外部電極部材が挿入されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層型圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型圧力センサに関し、さらに詳しくは、高温、高圧及び振動環境下において、積層した圧電素子の側面電極部と外部電極部材との間の電気的な接続性を向上させた積層型圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンやエンジン等の内燃機関のような高温、高圧及び振動環境下で圧力を検知するセンサとして、圧電素子を備えた圧力センサが知られている。特に脈動圧力等の動的圧力現象を測定する場合には、高い精度で測定できる積層型圧力センサが用いられている。積層型圧力センサは、平板状の圧電素子を積層したものであり、各圧電素子の端面には側面電極がそれぞれ設けられており、その側面電極は外部電極にそれぞれ電気的に導通する構造になっている。
【０００３】
こうした積層型圧力センサとして、特許文献１では、消費エネルギーが小さく，高速応答が可能で、外部電極と側面電極との接合性を高めたインジェクタ用圧電体素子が提案されている。この圧電体素子は、圧電体素子の側面電極には外部との電気的な導通を図る外部電極が配設され、その外部電極は，芯材とその少なくとも一部を被覆する金属被覆とよりなると共に少なくとも側面電極に接合されている。この技術によれば、外部電極に形状面から柔軟性を持たせることができ、圧電体素子の伸長時の応力を緩和することができるため、亀裂の発生等を抑制することができ、また、導電性接着剤を隙間なく充填することで、外部電極と側面電極との接合を確実にできるというものである。
【０００４】
また、特許文献２では、積層体の全体が伸縮する積層型圧電体素子の側面電極と、伸縮しない外部電極との間に応力が発生し、その応力に起因して外部電極の剥離や破壊等の不具合が発生しにくく、長期間に渡って使用しても耐久性に優れたインジェクタ用圧電体素子が提案されている。この圧電体素子は、複数の圧電層と複数の内部電極とが交互に積層された角柱状積層体の２以上の側面に、前記内部電極の端部を１つおきに絶縁するための複数の絶縁被覆層、及び、前記内部電極の前記絶縁被覆層により絶縁されていない側の端部を電気的に並列に接続するための外部電極がそれぞれ形成されている。そして、前記外部電極は、前記絶縁被覆層上を含む前記角柱状積層体の前記側面に形成された第一の外部電極層、前記第一の外部電極層と少なくとも２箇所で接触する第二の外部電極層、及び、前記第一の外部電極層と前記第二の外部電極層とを接合する複数の導電接合材から構成されており、前記第一の外部電極層は、少なくとも２層の前記圧電層の側面を一体的に覆うように形成されている点に特徴があるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０２０２４号公報
【特許文献２】特開２００５−１８３４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２で提案された積層型圧力センサは、側面電極と外部電極との接合構造や接合部材を改良して外部電極の剥離や破壊等の不具合を防いでいる。
【０００７】
しかしながら、側面電極と外部電極とを接合する場合は、特に動的圧力現象の測定環境下で加わる負荷によって接合部分の破壊や剥離が生じるおそれがある。また、積層体の伸縮を吸収できる形状からなる外部電極を側面電極に接合した場合であっても、測定環境下で加わる負荷によってその接合部分の破壊や剥離が生じるおそれがある。
【０００８】
また、積層型圧力センサでは、一定サイズの圧電素子が使用されるが、その圧電素子を積層した後の積層体の側面は必ずしも平坦ではなく、各側面電極で凹凸になっていることがある。この凹凸を生じさせる側面電極への外部電極の接合は、その凹凸の程度を考慮して行う必要があり、接合が難しく、接合強度が安定しないという難点がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、高温、高圧及び振動環境下において、積層した圧電素子の側面電極部と外部電極部材との間の電気的な接続性を向上させた積層型圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る積層型圧力センサは、積層された複数の圧電素子及び該圧電素子それぞれの側面に設けられた側面電極部を有する圧電素子積層体と、前記側面電極部に電気的に接続する導電部材と、前記導電部材に電気的に接続する外部電極部材とを有する積層型圧力センサであって、前記導電部材は、前記側面電極部に向かう力で各側面電極部を押す押圧部を有することを特徴とする。なお、側面電極部に向かう力を「付勢力」又は「押圧力」ともいうことができる。
【００１１】
この発明によれば、圧電素子積層体の側面電極部に電気的に接続する導電部材として、側面電極部に向かう力で各側面電極部を押す押圧部を有する導電部材を備えている。したがって、この発明での導電部材は、側面電極部一つ一つを押圧しているので、高温、高圧及び振動環境下で圧力センサに高温や振動が加わったり圧電素子積層体自体の伸縮が生じたとしても、また、圧電素子積層体の側面が凹凸になっていたとしても、各側面電極部への押圧力は変化しない。その結果、側面電極部と導電部材との間の接触が安定するので、電気的な接続性を向上させることができる。なお、この発明での導電部材は側面電極部にはんだや導電ペースト等で接合されていないので、従来のような接合部での破壊や剥離が生じるおそれがない。
【００１２】
本発明に係る積層型圧力センサにおいて、前記押圧部のピッチは、前記圧電素子積層体の積層方向に並ぶ前記側面電極部のピッチと同じ又はそれ以下である。
【００１３】
この発明によれば、押圧部のピッチが、圧電素子積層体の積層方向に並ぶ側面電極部のピッチと同じ又はそれ以下であるので、各側面電極部に対応する押圧部が必ず存在することになり、側面電極部と導電部材との間の接触が確実に行われ、電気的な接続性を向上させることができる。なお、側面電極部のピッチは、圧電素子積層体が最大収縮した場合における側面電極部のピッチであることが好ましく、側面電極部と導電部材との間の接触をより確実に行うことができる。
【００１４】
本発明に係る積層型圧力センサにおいて、前記導電部材が、コイルばねであることが好ましい。
【００１５】
この発明によれば、コイルばねを用いるので、コイル状に巻き線されたコイルばね外周の各線の表面は、コイルばねの中心軸方向に直交する方向への付勢力を備えている。その結果、コイルばね外周の各線の表面が、側面電極部に向かう力で各側面電極部を押す押圧部となって各側面電極部を押圧することができる。なお、コイルバネには、引張コイルばね、圧縮コイルばね、密着コイルばね等があり、そのピッチを合わせて使用することができる。
【００１６】
本発明に係る積層型圧力センサにおいて、前記導電部材を前記側面電極部側に付勢する付勢部材を備えることが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、導電部材を側面電極部側に付勢する付勢部材を備えるので、導電部材が有する押圧部を、より安定した状態で各側面電極部に押圧することができる。
【００１８】
本発明に係る積層型圧力センサにおいて、前記付勢部材が、前記導電部材とともに前記圧電素子積層体を位置決めするガイド部材であることが好ましい。
【００１９】
この発明によれば、導電部材を側面電極部側に付勢するための付勢部材が、導電部材とともに圧電素子積層体を位置決めするガイド部材として機能するので、導電部材と圧電素子積層体とが位置決めされた状態で、導電部材を側面電極部に押圧することができる。その結果、導電部材の押圧部と各側面電極部との接触がより確実になる。
【００２０】
本発明に係る積層型圧力センサにおいて、前記付勢部材は、前記導電部材を前記側面電極部側に向けるガイド部材と、該ガイド部材を前記側面電極部側に付勢するばね部材とを有するように構成できる。
【００２１】
付勢部材の構造形態は種々設計できるが、この発明によれば、導電部材を側面電極部側に向けるガイド部材と、そのガイド部材を側面電極部側に付勢するばね部材とを有するので、ガイド部材とばね部材の簡単な組合せによって、導電部材や圧電素子積層体をガイドした上で、そのガイド部材を側面電極部側に付勢することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高温、高圧及び振動環境下において、積層した圧電素子の側面電極部と外部電極部材との間の電気的な接続性を向上させた積層型圧力センサを提供することができる。
【００２３】
特に、この発明での導電部材は、側面電極部一つ一つを押圧しているので、高温、高圧及び振動環境下で圧力センサに高温や振動が加わったり圧電素子積層体自体の伸縮が生じたとしても、また、圧電素子積層体の側面が凹凸になっていたとしても、各側面電極部への押圧は変化しない。その結果、側面電極部と導電部材との間の接触が安定するので、電気的な接続性を向上させることができる。この発明での導電部材は側面電極部にはんだや導電ペースト等で接合されていないので、従来のような接合部での破壊や剥離が生じるおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る積層型圧力センサの一例を示す断面構成図である。
【図２】図１に示す積層型圧力センサの構成部材を説明するための分解斜視図である。
【図３】圧電素子積層体を構成する圧電素子の説明図である。
【図４】圧電素子積層体の側面電極部の説明図である。
【図５】圧電素子積層体の各側面電極部と導電部材との位置関係を示す説明図である。
【図６】コイルばねの例である。
【図７】付勢部材として大型コイルスプリングを用いたときの斜視図である。
【図８】付勢部材としてワッシャーを用いたときの積層型圧力センサの一例を示す断面構成図である。
【図９】付勢部材として大型コイルスプリングを用いたときの積層型圧力センサの他の一例を示す断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る積層型圧力センサについて図面を参照しつつ説明する。本発明に係る積層型圧力センサは、以下の実施形態及び図面に限定されず、本発明の要旨を有する範囲内で種々の変形が可能である。
【００２６】
［積層型圧力センサ］
本発明に係る積層型圧力センサ１０は、図１に示すように、積層された複数の圧電素子１１及びその圧電素子１１それぞれの側面に設けられた側面電極部１５を有する圧電素子積層体１と、側面電極部１５に電気的に接続する導電部材２と、導電部材２に電気的に接続する外部電極部材３とを有している。そして、導電部材２は、側面電極部１５に向かう力Ｆ１で各側面電極部１５を押す押圧部２１を有することを特徴とする。なお、側面電極部に向かう力を「付勢力」又は「押圧力」ともいうことができる。
【００２７】
この積層型圧力センサ１０は、ガスタービンやエンジン等の内燃機関のような高温、高圧及び振動環境下で圧力を検知するセンサとして、圧力の被測定体に取り付けて使用されるものである。そして、積層型圧力センサ１０を構成する導電部材２が、側面電極部１５一つ一つを押圧しているので、高温、高圧及び振動環境下で圧力センサに高温や振動が加わったり圧電素子積層体自体の伸縮が生じたとしても、また、圧電素子積層体１の側面が凹凸になっていたとしても、各側面電極部１５への押圧力Ｆ１は変化しない。その結果、側面電極部１５と導電部材２との間の接触が安定するので、電気的な接続性を向上させることができる。なお、この導電部材２は側面電極部１５にはんだや導電ペースト等で接合されていないので、従来のような接合部での破壊や剥離が生じるおそれがない。
【００２８】
以下、積層型圧力センサの構成要素について具体的に説明する。
【００２９】
＜圧電素子積層体＞
圧電素子積層体１は、図１〜図４に示すように、複数枚の圧電素子１１で積層されている。この圧電素子積層体１は、圧電作用を利用して圧力を検出するセンサ部材であり、ダイアフラムヘッド５６に加わる被測定体の圧力が変動することによって圧電素子積層体１に電荷が発生し、その電荷が、側面電極部１５、外部電極部材３及び電極ピン６を経て検出するように構成されている。圧電素子積層体１は、積層された圧電素子１１それぞれで発生した電荷を効率的に集めてセンサの感度を上げることができる。また、圧電素子積層体１は一体化したブロック状であるので、個々の圧電素子１１では強度が不十分な場合であっても、高温、高圧及び振動環境下という過酷な作動環境でも使用することができる。
【００３０】
圧電素子積層体１の形状は、図１〜図４に示すように、四角形で薄板状の圧電素子１１を積層しているので、平面視で四角形の四角柱状となっている。なお、平面視の形状は、四角形が好ましいが、四角形以外の多角形であってもよいし、曲面部を有する角形でもよいし、角部を含まない曲面形であってもよい。圧電素子積層体１の大きさは特に限定されないが、例えばガスタービンでの測定に用いる場合の一例としては、厚さ０．５ｍｍ程度、縦５ｍｍ程度、横３ｍｍ程度とすることができる。
【００３１】
（圧電素子）
圧電素子１１は、圧電素子積層体１を構成する素子であり、四角形等の薄板状であることが好ましいが、特にその形状に限定されない。圧電素子１１の構成材料としては、その用途によって選択すればよく、高温、高圧及び振動環境下で圧力を検知する圧電素子１１としては、ランガテイト結晶からなる素子であることが好ましい。ランガテイト結晶を使用した場合には、ランガテイト結晶（Langatate（La3Ga5.5Ta0.5O14／LGT）結晶）が焦電性を有さず、キュリー点も存在しないので、例えば６００℃以上の高温での使用が可能であり、広い温度範囲において安定した圧電特性を維持することができる。なお、ランガテイト結晶以外の圧電素子１０としては、その使用環境にもよるが、ランガサイト、ゲーレナイト、リン酸ガリウム、水晶、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム、トルマリン、リチウムタンタルオキサイド、タンタル酸リチウム等からなる圧電素子を挙げることができる。
【００３２】
（電極）
圧電素子１１は、図３及び図４に示すように、上面に上面電極１３が設けられ、下面に下面電極１４が設けられている。上面電極１３と下面電極１４は、それぞれ異なる端面に設けられた側面電極１２（１２ａ，１２ｂ）に電気的に接続されている。例えば図３に示すように、所定厚さの電極膜が上面電極１３及び左側の側面電極１２ａとして連続して設けられて、上面電極１３と左側の側面電極１２ａとを電気的に接続している。同様に、所定厚さの電極膜が下面電極１４及び右側の側面電極１２ｂとして連続して設けられて、下面電極１４と右側の側面電極１２ｂとを電気的に接続している。なお、上面電極１３と下面電極１４とは接続しないので、上面電極１３は一方の側面電極１２ａだけに電気的に接続し、下面電極１４は他方の側面電極１２ｂだけに電気的に接続する。
【００３３】
側面電極１２は、圧電素子１１の二つの側面に設けられており、圧電素子１１が四角形の場合は、図３及び図４に示すように、対向する二辺に設けられている。なお、四角形の二つの側面であれば、対向する二辺でなくてもよく、隣り合う二辺でもよい。
【００３４】
圧電素子積層体１は、こうした圧電素子１０が交互に積層されている。積層形態は、積層方向に隣り合う２つの圧電素子の一方の端面だけが共通する側面電極部１５が設けられている。具体的には、図４に示すように、一番下の圧電素子とその上の圧電素子とは、左側の側面電極同士が接続して側面電極部１５が形成されるように上面電極１３と下面電極１４とが面接続して積層されており、下から２番目の圧電素子その上の圧電素子１とは、右側の側面電極同士が接続して側面電極部１５が形成されるように上面電極１３と下面電極１４とが面接続して積層されている。こうした形態で圧電素子１０が順次積層されている。なお、非側面電極部１６は、図４に示すように、側面電極部１５ではない部分であり、側面電極部１５と非側面電極部１６は、積層方向に交互に存在するように設けられている。
【００３５】
側面電極１２、上面電極１３及び下面電極１４は、電極膜で構成されている。電極膜は、良導電性の導電層と、圧電素子と導電層との間に設けられて両者の密着性を向上させる密着層とで構成されている。電極膜の構成材料は特に限定されないが、例えば導電層としては、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ及びこれらの合金等から選択することができ、密着層としては、Ｔｉ、Ｐｔ、ＴｉＷ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ及びこれらの合金等から選択することができる。各電極膜は、圧電素子上に電極膜材料を成膜した後にフォトリソグラフィーでパターニングして形成してもよいし、圧電素子上に電極膜形成部を開口させたメタルマスクを載せた後にスパッタリング又は蒸着して形成してもよい。電極膜の厚さは特に限定されないが、例えば３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の範囲内とすることができる。
【００３６】
（位置決め）
こうして構成された圧電素子積層体１は、図１及び図２に示すように、積層型圧力センサ１０を構成する上プレート５１と下プレート５２との間に位置決めされて設置される。位置決めは、図２及び図７に示すように、側面電極部１５が設けられていない二辺に配置された位置決めピン７１，７１で行われるが、必ずしもこうした位置決め手段に限定されない。なお、側面電極部１５が設けられていない二辺とは、図２及び図７では対向する二辺であるが、側面電極部１５の位置によっては隣り合う二辺であってもよい。
【００３７】
位置決めピン７１は、図２の例では、一対の位置決めピン７１，７１が対向した状態（向かい合う状態）で下プレート５２に取り付けられている。対向した位置決めピン７１，７１の間には、圧電素子積層体１が挿入されて位置決めされる。位置決めピン７１は、最終的には、上プレート５１に設けられた位置決めピンガイド穴７２に挿入して動かないように固定される。
【００３８】
積層型圧力センサ１０においては、本体カバー５５の前端部にダイアフラムヘッド５６が設けられている。このダイアフラムヘッド５６は、本体カバー５５に溶接等の手段で取り付けられ、封着されている。積層型圧力センサ１０の先端部に位置するダイアフラムヘッド５６から加わる圧力は、ダイアフラムヘッド５６の下面側から上プレート５１を経て圧電素子積層体１に加わる。こうした構造形態により、ダイアフラムヘッド５６に加わる被測定体の圧力が変動することによって圧電素子積層体１に電荷が発生し、その電荷が、側面電極部１５、外部電極部材３及び電極ピン６を経て検出するように構成されている。
【００３９】
＜導電部材＞
導電部材２は、図１、図２及び図５に示すように、圧電素子積層体１の対向する二辺に位置する側面電極部１５に接触して電気的に接続するように設けられている。「接触」とは、従来のようなはんだや導電ペースト等で接合されていないことを意味している。図１及び図２の例では、対向する二辺に設けられているが、上記した電極の説明欄で述べたように、二辺であれば必ずしも対向する二辺でなくてもよい。「電気的に接続」とは、側面電極部１５と導電部材２との接触によって、両者が電気的な接続状態が確保されるということを意味している。
【００４０】
導電部材２は、側面電極部１５に向かう力Ｆ１（付勢力又は押圧力ともいい、以下「付勢力Ｆ１」という。）で各側面電極部１５を押す押圧部２１を有している。具体的には、ばね性を有する部材が用いられる。中でもばね材、特に図６に示すようなコイルばねが好ましく用いられるが、必ずしもコイルばね等のばね材に限定されない。
【００４１】
すなわち、本発明においては、図５に示すように、側面電極部１５に導電部材２が接触する際に、その側面電極部１５に向かう付勢力Ｆ１を備えた導電部材２であることが必要である。そうした付勢力Ｆ１を備える導電部材２は、ばね性を有する部材であればよく、そうした部材のばね性により、導電部材２が側面電極部１５に接触する際に、付勢力Ｆ１をもって接触することになる。その結果、導電部材２と側面電極部１５との電気的な接続が確保される。
【００４２】
導電部材２は、側面電極部１５との電気的な接続と、外部電極部材３との電気的な接続とを確保するものである。したがって、導電性がよく、接触抵抗も小さい材質であることが好ましい。そうした導電部材２の材質としては、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ又はその合金等が好ましい。さらにその表面には、Ａｕ等の耐食性で良導電性の金属がめっきされていることが好ましい。また、ガスタービンのように高温環境下で使用する場合は、耐熱系Ｎｉ合金が好ましく、例えばインコネル（登録商標）やハステロイ（登録商標）を挙げることができる。
【００４３】
導電部材２と側面電極部１５との位置関係は、図５に示すように、導電部材２の位置と側面電極部１５との位置が対応している。より好ましくは、積層型圧力センサ１０に加わる圧力により圧電素子積層体１が圧縮することを考慮すれば、その圧縮の程度にもよるが、導電部材２の押圧部２１のピッチＰ１は、圧電素子積層体１の積層方向Ｙに並ぶ側面電極部１５のピッチＰ２と同じ又はそれ以下であることが好ましい。そうしたピッチとすることにより、各側面電極部１５には、対応する押圧部２１が必ず存在する位置関係になり、側面電極部１５と導電部材２との間の接触が確実に行われ、電気的な接続性を向上させることができる。なお、側面電極部１５のピッチＰ２は、圧電素子積層体１が最大収縮した場合における側面電極部１５のピッチであることが好ましく、側面電極部１５と導電部材２との間の接触をより確実に行うことができる。
【００４４】
コイルばね２２としては、図６に示すように、圧縮コイルばね２３、引張コイルばね２４、密着コイルばね（図示しない）等を挙げることができる。ここで用いるコイルばねは、ばね性だけが要求される一般的なばねではなく、同時に電気伝導性を備える必要がある。したがって、コイルばね２２の選択にあたっては、電気伝導性、ピッチＰ１、コイル外径、線径、自由高さ等を考慮し、さらに、中心軸方向に直交する方向Ｘにおける側面電極部１５への付勢力Ｆ１の大きさを加味して選択することが望ましい。こうしたコイルばね２２では、コイル状に巻き線されたコイルばね外周の各線の表面２２ａは、コイルばね２２の中心軸方向に直交する方向Ｘへの付勢力Ｆ１を備えているので、コイルばね外周の各線の表面２２ａが、各側面電極部１５を押す押圧部２１となって各側面電極部１５を押圧する。
【００４５】
一例としては、圧電素子積層体１の積層方向Ｙの長さが１．２ｍｍで側面電極部１５のピッチＰ２が０．２ｍｍ程度である場合は、例えばＮｉ合金からなる外径３．１ｍｍの線で構成され、コイル線径が０．２ｍｍ、ピッチＰ１が０．２ｍｍの圧縮コイルばねを用いることができる。
【００４６】
＜外部電極部材＞
外部電極部材３は、導電部材２に電気的に接続する部材である。こうした機能を有する外部電極部材３であれば、その構造形態は特に限定されないが、一例としては、図１及び図２に示すように、コイルばね２２からなる導電部材２の中に挿入されるピン状の外部電極部材３であることが好ましい。外部電極部材３は、図１及び図２の例では、下プレート５２を貫通するように取り付けられ、最終的には、上プレート５１に設けられたガイド穴３２に挿入して動かないように固定される。なお、外部電極部材３が接触する可能性のある上プレート５１は絶縁性であるか、ガイド穴３２部やその内周面が絶縁されていることが望ましい。
【００４７】
外部電極部材３の材質は、導電性のよいものであれば特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ又はこれらの合金等の材質からなるものであることが好ましい。なお、外部電極部材３の表面には、耐摩耗性、耐食性、導電性の向上のためのめっき皮膜が設けられていてもよい。また、外部電極部材３のサイズも特に限定されないが、導電部材２の形状や寸法に応じたものであればよく、例えば、導電部材２がコイルばね２２である場合は、コイルばね２の内径よりも小さい直径の線材であることが好ましい。
【００４８】
外部電極部材３は、その一端側が導電部材２に電気的に接続され、他端側が電極ピン６に電気的に接続されている。それ以外の部分は、絶縁されている。例えば、絶縁パイプ等の絶縁性の電極ピンガイド６１によって、インナーボディ５３等の他の部材と絶縁している。このとき、外部電極部材３に接触する可能性のあるインナーボディ５３、下プレート５２、その他の構成部材自体が絶縁性である場合は、必ずしも電極ピンガイド６１が絶縁性である必要はないが、好ましくは絶縁性であることが好ましい。絶縁パイプからなる電極ピンガイド６１としては、アルミナセラミックスパイプを好ましく用いることができ、耐熱性を必要としない場合は樹脂パイプを用いてもよい。
【００４９】
外部電極部材３は、図２に示す電極ピン６に接続されている。外部電極部材３と電極ピン６は別体のものでもよいし、一体物からなる同じものであってもよい。別体のものである場合には、はんだやカシメ等によって接合されていればよい。
【００５０】
外部電極部材３が接属する電極ピン６は、図２の例では、インナーボディ５３の内部を通って、ダイアフラムヘッド５６の反対側に引き出されている。なお、積層型圧力センサ１０では、この電極ピン６が接続部材であるレセプタクル（図示しない）に接続され、そのレセプタクルを経由して、電極ピン６から出力された電荷信号が検知されるように構成される。
【００５１】
＜付勢部材＞
付勢部材４は、図１、図２及び図７に示すように、導電部材２を側面電極部１５の側に付勢する部材である。ばね性のある導電部材２が側面電極部１５に対して所定の付勢力Ｆ１で接触するためには、ばね性のある導電部材２を、外周側（すなわち、側面電極部１５の反対側）からある程度押し付けるとともに、その位置を位置決めして固定するガイド部材として機能させる必要がある。この付勢部材４はそうした機能を有するものであり、その機能を有するものであればその構造形態は特に限定されない。
【００５２】
付勢部材４としては、上記した機能と役割を有するものであれば種々の構造形態とすることができる。付勢部材４の例としては、図１及び図２に示すように、圧電素子積層体１の対向端面に電気的に接続する２つの導電部材２の位置を固定するように機能する割型のガイド部材４１と、両側から押し付けるように機能するバネ部材４２との組合せ部材を例示することができる。こうした組合せ部材からなる付勢部材４は、ばね性のある導電部材２を側面電極部１５の側に付勢することができるので、導電部材２が有する押圧部２１を、より安定した状態で各側面電極部１５に押圧することができる。その結果、導電部材２の押圧部２１と各側面電極部１５との接触がより確実になる。
【００５３】
ガイド部材４１とバネ部材４２とを組み合わせた付勢部材４は、図１、図２及び図７に示す形態を例示することができる。ガイド部材４１は、導電部材２を収容する導電部材収容部４３と、上方から押し下げられたばね部材４２が当接するばね部材当接部４４と、位置決めピン７１を収容する位置決めピン収容部４５とを備えた割型部材である。図２及び図７に示す装着例のように、割型部材が圧電素子積層体１を両端から挟むように配置されている。こうした付勢部材４により、上記した付勢部材４の機能や役割を発揮することができる。
【００５４】
ばね部材４２としては、図２及び図７に示すように、割型のガイド部材４１を装着した状態で、それらを外周から内方に圧縮力を加えるように作用する大型スプリングを好ましく挙げることができる。こうした大型コイルスプリングは、内方に加わる圧縮力を考慮して、線径や材質が選択される。また、この大型コイルスプリングは上方から割型部材にはめ込むように装着するので、その大型スプリングが当接部４４で当接するまで上方から押し下げて装着する。
【００５５】
図８は、付勢部材の他の形態であり、ばね部材４２を大型コイルスプリングではなく、皿ばね４６とワッシャー４７に変更した例である。ワッシャー４７は、割型部材４を外周から拘束する機能を有し、皿ばね４６は、ワッシャー４７を下方に押さえつける機能を有する。こうした組合せの付勢部材４によっても、付勢部材４の機能と役割を発揮することができる。
【００５６】
（その他の構成）
図９は、上プレート５１の形態を変更した例である。この例は、上プレート５１の大きさを小さくして軽量化したものであり、小さくした上プレート５１は、大型コイルスプリングからなるばね部材４２の内側に配置されている。したがって、大型コイルスプリングは、ダイアフラムヘッド５６で上方から押し付けられている。それ以外は、図２に示す構造形態と同様である。この例では、上プレート５１を小さくして軽量化できるので、圧力センサに加速度が加わった際に上プレート５１がダイアフラムヘッド５６に及ぼす圧力を低減することができ、ダイアフラムヘッド５６の破損や疲労による破壊を抑制することができる。
【００５７】
以上説明したように、本発明に係る積層型圧力センサ１０によれば、高温、高圧及び振動環境下において、積層した圧電素子１１の側面電極部１５と外部電極部材３との間の電気的な接続性を向上させた積層型圧力センサ１０を提供することができる。
【００５８】
特に、この発明での導電部材２は、側面電極部一つ一つを押圧しているので、高温、高圧及び振動環境下で圧力センサに高温や振動が加わったり圧電素子積層体自体の伸縮が生じたとしても、また、圧電素子積層体１の側面が凹凸になっていたとしても、各側面電極部１５への押圧は変化しない。その結果、側面電極部１５と導電部材２との間の接触が安定するので、電気的な接続性を向上させることができる。この発明での導電部材２は側面電極部１５にはんだや導電ペースト等で接合されていないので、従来のような接合部での破壊や剥離が生じるおそれがない。
【符号の説明】
【００５９】
１  圧電素子積層体
２  導電部材
３  外部電極部材
４  付勢部材（割型部材）
６  電極ピン
１０  積層型圧力センサ
１１  圧電素子
１２，１２ａ，１２ｂ  側面電極
１３  上面電極
１４  下面電極
１５  側面電極部
１６  側面非電極部
２１  押圧部
２２  コイルばね
２２ａ  線の表面
２３  圧縮コイルばね
２４  引張コイルばね
３２  外部電極部材のガイド穴
４１  ガイド部材
４２  ばね部材
４３  導電部材収容部
４４  ばね部材当接部
４５  位置決めピン収容部
４６  皿ばね
４７  ワッシャー
５１  上プレート
５２  下プレート
５３  インナーボディ
５４  カバープレート
５５  本体カバー
５６  ダイアフラムヘッド
５７  負荷部
６１  電極ピンガイド
７１  位置決めピン
７２  位置決めピンガイド穴
Ｙ  積層方向
Ｘ  ばねの中心軸方向に直交する方向
Ｆ１  側面電極部に向かう力（付勢力又は押圧力）
Ｐ１  押圧部のピッチ
Ｐ２  側面電極部のピッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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