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 トップページ電気と磁気の?(はてな)館 > No.45 半導体製造技術による圧力センサのイノベーション
電気と磁気の?(はてな)館

半導体製造技術による圧力センサのイノベーション

ポテトチップスの袋とアネロイド気圧計
 富士山やアルプスといった高い山に登ると、高度を増すにつれ、ポテトチップスなどの密閉袋が膨らみ、ついには破裂してしまうこともあります。通常、地上から100m高度を上げるごとに、気圧は約12hPa(ヘクトパスカル)ずつ低下します(1気圧は1013hPa)。このため密閉袋の内部の空気がしだいに膨張してくるのです。
 世界初のジェット旅客機として、1952年に華々しくデビューしたイギリスのコメット機は、就航1、2年後に謎の空中爆発事故を起こしました。当時はまだ安全設計が不十分で、与圧された客室内部の空気と希薄な外気との圧力差に、機体が耐え切れなかったためと推定されています。この事故を教訓として、旅客機には圧力差に耐える設計と試験が導入されるようになりました。
 注意深く観察すると、地上でもポテトチップスの袋の膨らみぐあいは、天候によって異なることがわかります。台風などの低気圧が接近すると袋はよく膨らみ、高気圧が近づくと袋は張りを失います。アネロイド式と呼ばれる気圧計は、これと同じ原理によるものです。ポテトチップスの袋に相当するのが、ダイアフラムと呼ばれる真空の密閉容器(空盒=くうごう)。気圧変化によってダイアフラムがわずかながら膨らんだり、しぼんだりするので、この動きを指針に伝えて気圧を表示します。
 アネロイド式気圧計は高度計としても使えるため、古くから航空機にも利用されてきました。現在の航空機には電波高度計も併用されていますが、アネロイド式はしくみがシンプルで故障が少なく、電波障害などの問題もないのが利点です。原理的にバッテリも不要なので、身近には登山用品にもなっています。地上高度に針を合わせておくと、登山中に現在の高度を示してくれるばかりでなく、地図との照合で現在位置もかなりの精度で知ることができます。
 ただ、アネロイド式の高度計は構造的に小型化には限界があるのが難点。そこで、近年はよりコンパクトな腕時計タイプの高度計が使われるようになりました。これはICなどの半導体製造技術を応用してつくられる圧力センサを搭載したものです。

アネロイド高度計/気圧計の基本構造
アネロイド高度計/気圧計の基本構造

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