(57)【要約】【課題】  静的圧力を容易に測定する。【解決手段】  圧電板１０に一対の回転子１３が設けられ、基準とする圧力が作用する基準圧力部１０と測定対象とする圧力が作用する測定圧力部３０との間に内部に回転可能に支持された圧電板１０が設けられた測定部４０を設け、測定部４０が基準圧力部２０と測定圧力部３０とに連通して、圧電板１０が回転子１３を回転軸として回転手段５０により回転するように構成された圧力センサ１００である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電片に電極が設けられつつ前記圧電片の中心点に対して点対称に該圧電片の外周部に一対の回転子が設けられた圧電板と、
基準とする圧力が作用する基準圧力部と、
測定対象とする圧力が作用する測定圧力部と、
前記基準圧力部と前記測定圧力部とを区画しつつ前記基準圧力部と前記測定圧力部とに連通し、内部に回転可能に支持された前記圧電板が設けられた測定部と、
前記圧電板を、前記回転子を回転軸にして回転させる回転手段と、
を備え、
前記電極からの電荷を回転子と測定部とを介して外部に出力するように構成されることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記圧電板が絶縁性薄膜でコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力を測定する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力センサは、動的圧力を測定するものであって、円形の圧電片の両主面に電極が設けられた圧電板が用いられ、この一方の主面に基準圧力を作用させ、他方の主面に測定圧力を作用させていた（例えば、特許文献１参照）。
このとき、圧電効果を利用して圧電板に作用する圧力によって生じた電荷は、電圧に変換するチャージアンプの入力抵抗に入力され、圧力の微分値として検出される。
【特許文献１】特開平７−０６３６２９号公報（段落０００９〜００１５、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の圧力センサを静的圧力の検出に用いた場合、圧力の作用により圧電板に生じた電荷はチャージアンプの入力抵抗に入力されるが、この入力抵抗で電荷が逃げてしまうので、電荷を圧力の微分値として検出することとなり、正確な静的圧力の測定が困難となっていた。
【０００４】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、正確に静的圧力を測定する圧力センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明は、圧電片に電極が設けられつつ前記圧電片の中心点に対して点対称に該圧電片の外周部に一対の回転子が設けられた圧電板と、基準とする圧力が作用する基準圧力部と、測定対象とする圧力が作用する測定圧力部と、前記基準圧力部と前記測定圧力部とを区画しつつ前記基準圧力部と前記測定圧力部とに連通し、内部に回転可能に支持された前記圧電板が設けられた測定部と、前記圧電板を、前記回転子を回転軸にして回転させる回転手段と、を備え、前記電極からの電荷を回転子と測定部とを介して外部に出力するように構成されることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、前記圧電板が絶縁性薄膜でコーティングされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このような圧力センサによれば、所定の周期で圧電板が回転するので、この回転により、所定の周期で電極に電荷を生じさせることができるため、正確に静的圧力を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係る圧力センサの一例を示す断面図である。図２は圧電板と回転手段の一例を示す斜視図である。図３は圧電板を回転しない状態の電荷量の一例を示す図である。図４は圧電振動子を回転させた状態での電荷量の一例を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る圧力センサ１００は、気体の静的圧力を測定し、圧電板１０、基準圧力部２０、測定圧力部３０、測定部４０、回転手段５０とから主に構成されている。
【００１１】
図２に示すように、圧電板１０は、圧電片１１と電極１２と回転子１３とから構成されている。この圧電片１１は、例えば円板形の水晶からなり、この圧電片１１の両主面に一対の電極１２が対向するように設けられている。また、圧電片１１の中心点に対して点対称に該圧電片１１の外周部に一対の回転子１３が設けられており、圧電片１１の一方の主面に設けられる電極１２と電気的に接続する引出パターン１４が一方の回転子１３に形成され、他方の主面に設けられる電極１２と電気的に接続する引出パターン１４が一方の回転子１３に形成されている。
【００１２】
例えば、この回転子１３は、圧電片１１の回転子１３が設けられる位置に突起状部（図示せず）を設けておき、この突起状部の位置まで電極１２から伸びる引出パターン１４を電極１１の形成と同時に形成し、この突起状部に金属製の筒体を導電性接着剤１５で接合させて形成する。これにより、一対の回転子１３は、圧電片１１の中心点を通る直線上に位置し、電極１２と回転子１３とは電気的に接続された状態となる。
【００１３】
基準圧力部２０は基準とする圧力が流入して内壁に作用する空間部であり、測定圧力部３０は測定対象とする圧力が流入して内壁に作用する空間部である。
この基準圧力部２０と測定圧力部３０とは測定部４０により区画、つまり、仕切られている。
【００１４】
この測定部４０は、内部に圧電板１０を回転可能に内蔵し、この圧電板１０の回転の軌跡に沿った外殻部４１が設けられている。この外殻部４１は、基準圧力部２０と測定圧力部３０とに連通する孔４２を基準圧力部側と測定圧力部側とに設けられており、回転する圧電振動子１０で一時的に塞がれるようになっている。
【００１５】
また、この外殻部４１には圧電振動子１０を回転可能に支持する支持部４３が設けられている。この支持部４３は、通電可能な金属からなり、圧電振動子１０の回転子１３を支持しつつ圧電振動子１０からの電荷を外部に出力する役割を果たす。この支持部４３には例えば集電用ブラシを用いることができる。これにより、電極１２で発生した電荷は、回転子１３と測定部４０の支持部４３とを介して外部に出力される。
なお、外部には電荷を検出するチャージアンプが設けられており、このチャージアンプと支持部４３とが電気的に接続することで電荷を圧力の微分値として検出する。
【００１６】
回転手段５０は、例えば、所定の周期で回転できるステップモータを用いることができ、このステップモータの回転軸５１を測定部４０の外殻部４１を貫通して（図示せず）圧電振動子１０の一方の回転子１３と接続している（図２参照）。
これにより圧電板１０は、回転子１３を回転軸として、測定部４０の外殻部４１内を所定の回転数で回転することとなる。
【００１７】
このように圧電板１０を回転させることにより、圧電板１０に作用する圧力の作用でこの圧電板１０の一方の主面側に撓むように変形して＋側に電極１１に電荷が生じたとした場合、この電荷が生じた後に電荷の発生は時間と共に減少していく（図３参照）が、回転したことで、逆側から圧力が作用することとなり、他方の主面側に撓んで、図４に示すように、−側に電荷が生じることとなる。＋側に生じた電荷と−側に生じた電荷とのそれぞれのピークの絶対値は同じ値ａとなる。したがって、圧電板１０を回転させると、撓む方向が入れ替わりことで電荷を発生させることができるので、繰り返しこの電荷を測定することで静的圧力を測定することができる。
【００１８】
（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態に係る圧力センサは、圧電板が絶縁性薄膜でコーティングされている点で第一の実施形態と異なる。
この場合の圧力センサは、液体の圧力を測定する。図５は本発明の第一の実施形態に係る圧力センサの圧電板と回転手段の一例を示す側面図である。
【００１９】
圧電板１０´は、液体中で使用されるので、短絡を防ぐために圧電板１０´の表面に絶縁性薄膜１６がコーティングされている。また、測定部４０の支持部４３も外殻部４１内又は外部に設けてシールする（図示せず）。さらに、圧電板１０の回転子１３も外殻部４１内に収めるようにし（図示せず）、外殻部４１と接触する部分でシールする（図示せず）。
このように構成しても第一の実施形態と同様の効果を奏する。
【００２０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、圧電板の圧電片は円形の他に矩形や三角形などの多角形でも良いし、素子の中央部を凹ませたその底部に電極をもうけたいわゆる逆メサ型の圧電板としても同様の効果を奏する。
また、このような圧力センサは、各種配管内の静的圧力や、オイルを用いた装置における該オイルの静的圧力、気圧を管理する装置における圧力が作用する空間内の気体の静的圧力を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る圧力センサの一例を示す断面図である。
【図２】圧電板と回転手段の一例を示す斜視図である。
【図３】圧電板を回転しない状態の電荷量の一例を示す図である。
【図４】圧電板を回転させた状態での電荷量の一例を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る圧力センサの圧電板と回転手段の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１００  圧力センサ
１０、１０´  圧電板
１１    圧電片
１２    電極
１３    回転子
１４    引出パターン
１５    導電性接着剤
１６    絶縁性樹脂
２０    基準圧力部
３０    測定圧力部
４０    測定部
４１    外殻部
４３    支持部
５０    回転手段
【図１】
2008164356.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008164356.tif 000006
【図５】
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