特許 6069329 圧力検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6069329

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】圧力検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 23/10 20060101AFI20170123BHJP

   G01L 23/22 20060101ALI20170123BHJP

   F02D 35/00 20060101ALI20170123BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   G01L23/10

   G01L23/22

   F02D35/00 368A

   F02D45/00 368A

【請求項の数】11

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-533011(P2014-533011)

(86)(22)【出願日】2013年8月27日

(86)【国際出願番号】JP2013072815

(87)【国際公開番号】WO2014034641

(87)【国際公開日】20140306

【審査請求日】2016年8月24日

(31)【優先権主張番号】特願2012-190619(P2012-190619)

(32)【優先日】2012年8月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088579

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 茂

(72)【発明者】

【氏名】高橋 和生

(72)【発明者】

【氏名】林 貴之

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４４０７０４４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４５９５７４７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４３８６１１７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４８９４８０４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５２２３７６５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特公平８−７１０５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 国際公開第２００９／０１６０３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第３５６６１６３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−６９７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４６１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５１１６９４１（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

本件特許出願に対応する国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１３／０７２８１５の調査報告が利用された。

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの燃焼室に臨ませた機能部材の先端部外周に装着することによりシリンダの内圧を検出する円筒状に構成した圧力検出装置において、
前記シリンダの内部の圧力を受ける受圧部材と、該受圧部材からの圧力を伝達する圧力伝達部材と、該圧力伝達部材に当接して圧力の変動を検出する圧電素子と、該圧電素子に当接する電極部材と、開口部を有する円筒状でなる筐体と、を備え、
前記圧電素子は対向する二つの電極から圧力に応じた電気信号を出力し、
前記圧電素子の一方の前記電極は該圧電素子を前記筐体に当接して接地電極となり、
他方の前記電極は前記圧力伝達部材と前記圧電素子との間に設けた前記電極部材に当接し、
該電極部材は接続端子を介して、プリント基板で構成した電気的伝達手段に電気的に接続し、該電気的伝達手段によって前記電気信号を外部装置に伝達することを特徴とする圧力検出装置。

【請求項2】

前記圧電素子は前記筐体の内部の周方向に沿って一又は複数配置するとともに、この圧電素子は、スペーサを介して交互に配置することを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置。

【請求項3】

前記接続端子は、前記スペーサ及び前記筐体に設けた貫通孔を通して前記電気的伝達手段に接続するとともに、この接続端子は、前記筐体に設けた貫通孔を用いて位置決めすることを特徴とする請求項２記載の圧力検出装置。

【請求項4】

前記接続端子と前記電極部材間には、スプリングを介在させることを特徴とする請求項１，２又は３記載の圧力検出装置。

【請求項5】

前記筐体は、前記接続端子が前記貫通孔から露出する箇所に前記電気的伝達手段を固着するための固着部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧力検出装置。

【請求項6】

前記電気的伝達手段を構成するプリント基板は、フレキシブルプリント基板を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧力検出装置。

【請求項7】

前記固着部は、端面に、前記電気的伝達手段が固着した際に、前記電気的伝達手段の外れ防止機能を有する対峙する一対の突起部を形成してなることを特徴とする請求項５又は６記載の圧力検出装置。

【請求項8】

前記電気的伝達手段の先端は略Ｔ字型形状の止め部を有し、該止め部を前記固着部に填め込んで前記突起部に掛止することを特徴とする請求項７記載の圧力検出装置。

【請求項9】

前記電気的伝達手段は、前記接続端子に対してハンダによって電気的かつ機械的に接続することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の圧力検出装置。

【請求項10】

前記電気的伝達手段は、耐熱部材で覆うことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の圧力検出装置。

【請求項11】

前記電気的伝達手段は、絶縁部材と導電部材の積層構造によって電気的にシールドすることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の圧力検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの燃焼室に臨ませた機能部材の先端部外周に装着して燃焼室内の圧力を検出する圧力検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えばエンジンに装着されて燃焼室内の圧力を検出するために、圧電素子を使用した圧力検出装置が提案されている。この圧力検出装置は、圧電素子から出力される電気信号を、圧力検出装置の外部に伝達するための電気的伝達手段を備えている。

【0003】

この種の電気的伝達手段として、導体部（中心導体）の周囲に樹脂からなる絶縁層を形成し、絶縁層の周囲に例えば金属編組からなる遮へい層（外部導体）を形成し、さらに遮へい層の周囲に樹脂からなる保護層を形成した同軸ケーブルが知られている。このケーブル構造において、金属編組に代えて、絶縁層の周囲に電解金属メッキ層を被覆してなる同軸ケーブルが開示されている（例えば特許文献１参照）。

【0004】

また、中心導体の外周に樹脂からなる絶縁被膜を形成し、絶縁層の外周に無電解およびまたは電解金属メッキにてシールド導体を形成した同軸ケーブルが開示されている（例えば特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−４８７１９号公報

【特許文献2】特開２００５−１４９８９２号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、エンジン等で使用される圧力検出装置は、燃焼室内での圧力変化に伴って振動する。そして、このような振動が圧力検出装置に設けられた電気的伝達手段に作用した場合、従来例のような同軸ケーブルでは、金属メッキにて形成される遮へい層に割れや剥がれが発生して、結果として同軸ケーブルからの電気信号にノイズが重畳し、最悪の場合は同軸ケーブルの断線が引き起こされる懸念があった。

【0007】

また、圧力検出装置をエンジンの燃焼室に臨ませた機能部材の先端部に装着する場合、圧力検出装置から電気信号（検出信号）を取り出すには、機能部材の先端部、すなわち、エンジンの燃焼室に臨ませた圧力検出装置にまで延出し接続する電気的伝達手段が必須となる。しかし、従来のような同軸ケーブルでは、導体部と絶縁層が何重にも重なるために所定の太さが必要であり、機能部材内部のわずかな隙間に同軸ケーブルを通すことが困難である。このため、同軸ケーブルを通せるように機能部材の内部の隙間を広げて外径を太くするか、または、圧力検出装置を機能部材とは独立に燃焼室に配置して同軸ケーブルを接続する必要があった。しかし、機能部材の外径を太くすることは、エンジンの小型化を困難にさせ、また、圧力検出装置を機能部材とは独立に配置することも、燃焼室を構成するシリンダの連通孔を増やすことになって好ましくない。

【0008】

本発明の目的は上記課題を解決し、振動や衝撃に強く断線し難い、且つ、機能部材のわずかな隙間に配置可能な電気的伝達手段を備えることで、機能部材の先端部の外周に装着できる圧力検出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る圧力検出装置は、上述した課題を解決するため、エンジンの燃焼室に臨ませた機能部材の先端部外周に装着することによりシリンダの内圧を検出する円筒状に構成した圧力検出装置において、該シリンダの内部の圧力を受ける受圧部材と、該受圧部材からの圧力を伝達する圧力伝達部材と、該圧力伝達部材に当接して圧力の変動を検出する圧電素子と、該圧電素子に当接する電極部材と、開口部を有する円筒状でなる筐体とを備え、圧電素子は対向する二つの電極から圧力に応じた電気信号を出力し、圧電素子の一方の電極は該圧電素子を筐体に当接して接地電極となり、他方の電極は圧力伝達部材と圧電素子との間に設けられた電極部材に当接し、該電極部材は接続端子を介して、プリント基板で構成された電気的伝達手段に電気的に接続され、該電気的伝達手段によって電気信号を外部装置に伝達することを特徴とする。

【0010】

この場合、発明の好適な態様により、圧電素子は筐体の内部の周方向に沿って一又は複数配置できるとともに、この圧電素子は、スペーサを介して交互に配置できる。また、接続端子は、スペーサ及び筐体に設けた貫通孔を通して電気的伝達手段に接続できるとともに、この接続端子は、筐体に設けた貫通孔を用いて位置決めすることができる。この際、接続端子と電極部材間には、スプリングを介在させることが望ましい。一方、筐体には、接続端子が貫通孔から露出する箇所に電気的伝達手段を固着するための固着部を設けることができる。なお、電気的伝達手段を構成するプリント基板は、フレキシブルプリント基板を用いることが望ましい。また、固着部の端面には、電気的伝達手段が固着した際に、この電気的伝達手段の外れ防止機能を有する対峙する一対の突起部を形成でき、この電気的伝達手段の先端は略Ｔ字型形状の止め部を有し、該止め部を前記固着部に填め込んで突起部に掛止することができる。さらに、この電気的伝達手段は、接続端子に対してハンダによって電気的かつ機械的に接続できる。この際、電気的伝達手段は、耐熱部材で覆うことができるとともに、絶縁部材と導電部材の積層構造によって電気的にシールドすることができる。

【発明の効果】

【0011】

このような構成を有する本発明に係る圧力検出装置によれば、次のような顕著な効果を奏する。

【0012】

（１） 圧力検出装置からの電気信号を外部に伝達するために、きわめて薄く構成できるフレキシブルプリント基板で成る電気的伝達手段を用いることで、エンジンの燃焼室に臨ませた機能部材の先端部に装着する圧力検出装置からの電気信号を、機能部材の筐体のわずかな隙間を通して外部装置に伝達することができる。これにより、機能部材の形状に制約を及ぼすことなく、機能部材の先端部外周に圧力検出装置を装着できるので、機能部材と圧力検出装置を一体化して、一つの機能部材としてエンジンに装着できる圧力検出装置を提供できる。

【0013】

（２） 圧力検出装置の接続端子とフレキシブルプリント基板をハンダ付けすると共に、圧力検出装置の筐体に固着部と突起部とを設け、フレキシブルプリント基板の先端部にＴ字型形状の止め部を設けることによって、止め部を筐体の固着部に填め込むことで突起部に掛止することができる。これにより、圧力検出装置が燃焼室内での圧力変化に伴って振動しても、フレキシブルプリント基板で成る電気的伝達手段が圧力検出装置から外れることを防ぐことが出来る。しかも、フレキシブルプリント基板は薄く柔軟性に優れた構造なので、振動や衝撃によって破損することがない。この結果、振動や衝撃に強く断線し難い電気的伝達手段を備えるとともに、外部装置との電気的接続を高い信頼性で実現できる圧力検出装置を提供できる。

【0014】

（３） 好適な態様により、圧電素子を筐体の内部の周方向に沿って複数配置するとともに、この圧電素子を、スペーサを介して交互に配置すれば、圧力をバランス良く均一に検出でき、高精度な圧力検出が可能となる。また、圧電素子が一個の場合であっても、Ｃ形状に形成されるスペーサと共に配置することにより、その配置位置を正確かつ容易に組み込むことが可能であるとともに、圧電素子に対して損失のない圧力伝達が可能となる。さらに、応力バランスをとることで圧電素子のカケや割れが発生せず、圧電素子の数量削減によるコストダウンが可能となる。

【0015】

（４） 好適な態様により、接続端子を、スペーサ及び筐体に設けた貫通孔を通して電気的伝達手段に接続するとともに、この接続端子を、筐体に設けた貫通孔を用いて位置決めするようにすれば、電気的伝達手段に接続する接続端子を位置決めしつつ配置することが出来る。

【0016】

（５） 好適な態様により、接続端子と電極部材間にスプリングを介在させれば、接続端子と電極部材の位置関係が外部からの圧力によって変動しても、スプリングのバネ力により電極部材と接続端子を確実に電気接続することが出来る。

【0017】

（６） 好適な態様により、筐体に、接続端子が貫通孔から露出する箇所に電気的伝達手段を固着するための固着部を設ければ、電気的伝達手段を筐体の固着部に固着できるため、電気的伝達手段と筐体を一体化できる。また、固着部は接続端子が貫通孔から露出する箇所に配置されるので、固着部に固着された電気的伝達手段と接続端子とを容易に接続することが出来る。

【0018】

（７） 好適な態様により、電気的伝達手段を構成するプリント基板に、フレキシブルプリント基板を用いれば、フレキシブルプリント基板は、薄く柔軟性のある構造なので、長期間の振動や衝撃によっても破損することがない。この結果、振動や衝撃に強く断線し難い電気的伝達手段を備えた圧力検出装置を提供できる。

【0019】

（８） 好適な態様により、固着部の端面に、電気的伝達手段が固着した際に、この電気的伝達手段の外れ防止機能を有する対峙する一対の突起部を形成すれば、固着部に形成される突起部によって、電気的伝達手段が固着部から外れることを防止できる。

【0020】

（９） 好適な態様により、電気的伝達手段の先端に、略Ｔ字型形状の止め部を設け、該止め部を前記固着部に填め込んで突起部に掛止するようにすれば、電気的伝達手段の略Ｔ字型形状である止め部が、固着部の突起部に掛止されることで、電気的伝達手段が固着部から外れることを確実に防止できる。

【0021】

（１０） 好適な態様により、電気的伝達手段を、接続端子に対してハンダによって電気的機械的に接続するようにすれば、電気的伝達手段と接続端子は、電気的機械的に確実に結合できる。

【0022】

（１１） 好適な態様により、電気的伝達手段を、耐熱部材で覆うようにすれば、電気的伝達手段をエンジンの熱から保護し、耐熱性に優れた圧力検出装置を実現できる。

【0023】

（１２） 好適な態様により、電気的伝達手段を、絶縁部材と導電部材の積層構造によって電気的にシールドするようにすれば、外部からの電気的ノイズを遮断して、Ｓ／Ｎ比が良好な電気信号を外部装置に伝達することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】第１〜第３の実施形態に係わるエンジンの概略構成図である。

【図2】第１の実施形態の圧力検出装置の中心線方向の断面図である。

【図3】図２の断面図の領域Ａを拡大した拡大断面図である。

【図4】図２の断面図の領域Ｂを拡大した拡大断面図である。

【図5】第１の実施形態の圧力検出装置の固着部と突起部を説明するための斜視図である。

【図6】第１の実施形態の圧力検出装置にフレキシブルプリント基板で成るケーブルを取り付けた状態を説明する斜視図である。

【図7】第１の実施形態の圧力検出装置にフレキシブルプリント基板で成るケーブルを取り付けた状態を説明する上面図である。

【図8】図２で示す第１の実施形態の圧力検出装置を切断線Ｆ−Ｆ´で切断した断面図である。

【図9】第１の実施形態の圧力検出装置の燃料噴射装置への装着例を説明する断面図である。

【図10】第１の実施形態の圧力検出装置の圧力検出動作を説明するブロック図である。

【図11】第２の実施形態の圧力検出装置の中心線方向の断面図である。

【図12】第２の実施形態の圧力検出装置の斜視図である。

【図13】第３の実施形態の圧力検出装置のフレキシブルプリント基板で成るケーブルの平面図である。

【図14】第３の実施形態の圧力検出装置のフレキシブルプリント基板で成るケーブルの断面図である。

【符号の説明】

【0025】

１：エンジン，２：シリンダブロック，２ａ：シリンダ，３：ピストン，４：シリンダヘッド，４ａ：連通孔，４ｂ：連通孔，５：点火プラグ，６：インジェクタユニット，７：燃料噴射装置，７ｂ：先端部，１０：圧力検出装置，１０ａ：開口部，１１：フロント外側筐体，１２：フロント内側筐体，１３：リア筐体，１３ｃ：貫通孔，１３ｄ：固着部，１３ｅ：突起部，１３ｆ：突起部，１４：受圧リング，１５：圧力伝達リング，１６：圧電素子群，１７：電極部材，５２：接続端子，５６：コイルスプリング，６０：ケーブル，６０ａ：止め部，６１：絶縁フィルム，６２：導電部，６３：ハンダ，６５：アンプ回路，６６：制御回路，７０：圧力検出装置，７１：耐熱部材，８０：ケーブル，８０ａ：止め部，８１：絶縁フィルム，８２：導電部，８３：シールド部材，８４：絶縁部材，８５：シールド部材

【発明を実施するための最良の形態】

【0026】

以下、本発明に係る最良実施形態を含む各種実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

【0027】

最初に各実施形態の特徴について説明する。第１の実施形態の特徴は、本発明の基本的な構成例であり、エンジン等で使用される圧力検出装置からの電気信号をフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと略す）で成るケーブルを用いて外部に伝達する圧力検出装置である。第２の実施形態の特徴は、ＦＰＣで成るケーブルの耐熱性を強化した圧力検出装置である。第３の実施形態の特徴は、ＦＰＣで成るケーブルに電気的なシールド構造を付加した圧力検出装置である。

【0028】

まず、本発明の第１〜第３の実施形態の圧力検出装置が組み込まれるエンジンの概略構成を図１を用いて説明する。なお、ここでは、第１の実施形態の圧力検出装置を組み込む例を説明するが、後述する第２及び第３の実施形態の圧力検出装置も同様に組み込むことができる。図１において、符号１は本発明の圧力検出装置が組み込まれるエンジンである。このエンジン１は、シリンダ２ａを有するシリンダブロック２と、シリンダ２ａ内を往復動するピストン３と、シリンダブロック２に締結されてシリンダ２ａおよびピストン３などとともに燃焼室Ｃを構成するシリンダヘッド４とを備えている。

【0029】

また、エンジン１は、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内の混合気を爆発させるための点火を行う点火プラグ５と、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内に燃料を噴射し、且つ、燃焼室Ｃ内の圧力を検出するインジェクタユニット６とを、さらに備えている。なお、シリンダヘッド４には、燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔が２つ設けられており、一方の連通孔４ａには点火プラグ５が、他方の連通孔４ｂにはインジェクタユニット６が、それぞれ貫通した状態で取り付けられている。

【0030】

エンジン用機能部材としてのインジェクタユニット６は、燃焼室Ｃ内に燃料を噴射する燃料噴射装置７と、この燃料噴射装置７に装着される本発明の第１の実施形態である圧力検出装置１０とを有している。ここで、燃料噴射装置７は、燃焼室Ｃの外部に配置される本体部７ａと、本体部７ａから燃焼室Ｃに向かって延びる円柱状の先端部７ｂとを備えている。

【0031】

一方、圧力検出装置１０は、燃焼室Ｃ内の圧力（燃焼圧：矢印Ｄ）を検出する機能を有しており、燃料噴射装置７の先端部７ｂの外周に装着されている。そして、この圧力検出装置１０は、後述するように貫通した開口部を有する円筒状に構成される。

【第１の実施形態】

【0032】

次に、第１の実施形態の圧力検出装置１０の構成について図２〜図４を用いて説明する。図２は第１の実施形態の圧力検出装置１０の中心線方向の断面図であり、図３は図２の領域Ａの拡大断面図であり、図４は図２の領域Ｂの拡大断面図である。なお、以下の説明においては、燃料噴射装置７とともにインジェクタユニット６を構成した際に、圧力検出装置１０のうち、燃焼室Ｃを向く側を『前面側』と称し、燃焼室Ｃとは反対を向く側を『背面側』と称する。また、図２における領域Ａは、圧力を検出する圧電素子周辺領域を示しており、領域Ｂは電気信号を伝達する接続端子周辺領域を示している。なお、図２の切断線Ｆ−Ｆ´については後述する。

【0033】

ここで、圧力検出装置１０は、全体として円筒形状を呈しており、前面側から背面側に貫通し、図１に示す燃料噴射装置７における先端部７ｂを収容する開口部１０ａが設けられている。すなわち、円筒形状の圧力検出装置１０の開口部１０ａに、燃料噴射装置７の先端部７ｂが収容され、先端部７ｂに設けられている燃料を噴射するためのノズル（後述する）が、圧力検出装置１０の開口部１０ａを介して燃焼室Ｃ内に露出している。

【0034】

圧力検出装置１０の構造は、円筒状の形状を有するフロント外側筐体１１と、円筒状の形状を有し、且つ、フロント外側筐体１１の内側にフロント外側筐体１１と同心状に配置されるフロント内側筐体１２と、円筒状の形状を有し、フロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の背面側に取り付けられるリア筐体１３と、環状の形状を有するとともにフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の前面側に取り付けられ、シリンダ２ａの内部の圧力を受ける受圧部材としての受圧リング１４とを備えている。

【0035】

次に、圧力検出装置１０の筐体を図２〜図４を用いて詳細に説明する。フロント外側筐体１１は、前述したように円筒状の形状を有しており、その前面側の端部内側には、受圧リング１４の後述する受圧先端部の外側端部をはめ込むための切り欠き１１ａが形成されている（図３、図４参照）。

【0036】

フロント内側筐体１２は、前述したように円筒状の形状を有しており、その外径は、前述したフロント外側筐体１１の内径よりも小さい。また、フロント内側筐体１２の前面側における端部外側には、受圧リング１４の受圧先端部の内側端部をはめ込むための切り欠き１２ａが形成されている（図３、図４参照）。また、フロント内側筐体１２の背面側における端部外側には、リア筐体１３の前面側の端部内側をはめ込むための切り欠き１２ｂが形成されている（図３、図４参照）。

【0037】

リア筐体１３は、円筒状の形状を有しており、リア筐体１３の前面側となる端面に圧電素子群１６の接地電極として機能する接地電極層１３ｂを備えている（図３参照）。ここで、リア筐体１３は、前面側において、フロント外側筐体１１の内径とほぼ同じ外径に設定された前段部１３１と、前段部１３１の背面側において、フロント外側筐体１１の外径とほぼ同じ外径に設定された中段部１３２と、中段部１３２の背面側において、フロント外側筐体１１の内径とほぼ同じ外径に設定された後段部１３３とを有している（図３、図４参照）。

【0038】

そして、前述した接地電極層１３ｂは、リア筐体１３の前段部１３１の前面側の端面に、ほぼ全周にわたって形成されている。また、前段部１３１の前面側の端部外側には、中段部１３２とによって、フロント外側筐体１１の背面側の端部外側をはめ込むための切り欠き１３１ａが形成されている（図３、図４参照）。また、前段部１３１の前面側における端部内側は、前述したフロント内側筐体１２の背面側の端部外側に設けられた切り欠き１２ｂにはめ込まれる構造である。

【0039】

ここで、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３は、高温となり得る燃焼室Ｃに面する位置または燃焼室Ｃに近い位置に存在することになるため、少なくとも、−４０℃〜３５０℃の使用温度環境に耐える材料を用いて製作することが望ましい。また、この例では、後述するように、圧電素子群１６およびＦＰＣで成るケーブルの接地対象としてリア筐体１３を使用することから、リア筐体１３は、導電性を有する材料を用いて製作することが望ましい。具体的には、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３は、耐熱性が高く、且つ、導電性を有するステンレス鋼材、例えばＪＩＳ規格のＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０等を用いて構成するとよい。

【0040】

そして、フロント外側筐体１１の背面側の端部は、リア筐体１３の前面側の端部外側に設けられた切り欠き１３１ａにはめ込まれた状態で、全周にわたってレーザ溶接が施されることで固定される。また、フロント内側筐体１２の背面側の切り欠き１２ｂは、リア筐体１３の前面側にはめ込まれた状態で、全周にわたってレーザ溶接が施されることで固定される。このように、フロント外側筐体１１とリア筐体１３がレーザ溶接され、フロント内側筐体１２とリア筐体１３がレーザ溶接されることにより、一体化された筐体が形成される。

【0041】

このように、一体化された圧力検出装置１０の筐体は円筒状であるので、筐体内の開口部１０ｂに燃料噴射装置７の先端部７ｂを配置でき、燃料噴射装置７と圧力検出装置１０は一つのインジェクタユニット６としてシリンダブロック２に組み込むことが出来る（図１参照）。これにより、圧力検出装置１０のためにシリンダブロック２に新たな連通孔を設ける必要がなく、スペース効率に優れた圧力検出装置を提供できる。

【0042】

また、リア筐体１３の前面側となる前段部１３１の端面に設けられる接地電極層１３ｂは、導電性の高い金属薄膜をリア筐体１３に対し単層あるいは複数層積層して構成されている。このような接地電極層１３ｂとしては、リア筐体１３上に例えば密着強化層としてＴｉを用いた内層を積層し、内層の上に例えば拡散防止層としてＰｔを用いた中間層を積層し、中間層の上となる最上層に、例えばＡｕを用いた接合層を積層したものを使用することができる。

【0043】

次に、圧力検出装置１０の筐体内に形成される内部空間について図３、図４を用いて説明する。圧力検出装置１０は、前述したフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３および受圧リング１４によって囲まれる部位に、円筒状の内部空間１０ｂが形成されている。そして、この内部空間１０ｂは、環状の形状を有するとともに受圧リング１４の背面側に配置され、受圧リング１４からの圧力をさらに背面側に伝達する圧力伝達部材としての圧力伝達リング１５と、この圧力伝達リング１５の背面側とリア筐体１３の前段部１３１の端面との間に配置され、圧力伝達リング１５から受けた圧力を電気信号に変換する圧電素子群１６とを備えている。この圧電素子群１６の詳細については後述する。

【0044】

次に、受圧リング１４の詳細を図３、図４を用いて説明する。受圧リング１４は、同心状に配置したフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２が前面側において形成する環状の隙間を、塞ぐように設けられる。この受圧リング１４は、外部すなわち燃焼室Ｃ（図１参照）側に露出することで、シリンダ２ａの燃焼室Ｃの内圧を受ける受圧先端部１４ａと、この受圧先端部１４ａの背面側において受圧先端部１４ａが受けた圧力を圧力伝達リング１５に伝達する伝達部１４ｂとを、一体化して構成している。そして、受圧リング１４の受圧先端部１４ａの外側端部は、フロント外側筐体１１の前面側の端部内側に設けられた切り欠き１１ａにはめ込まれた状態で、全周にわたってレーザ溶接が施されることで固定されている。

【0045】

また、受圧リング１４の受圧先端部１４ａの内側端部は、フロント内側筐体１２の前面側の端部外側に設けられた切り欠き１２ａにはめ込まれた状態で、全周にわたってレーザ溶接が施されることで固定されている。そして、受圧リング１４に設けられた伝達部１４ｂは、フロント外側筐体１１の内周面およびフロント内側筐体１２の外周面の両者に接触しないように、これら両者に対する位置決めがなされる。なお、受圧リング１４を構成する材料としては、高温であり、且つ、高圧となる燃焼室Ｃ内に露出することを考慮し、弾性が高く、且つ、耐久性、耐熱性、耐食性に優れる合金製であることが望ましく、例えばＳＵＨ６６０等を用いることができる。

【0046】

この受圧リング１４は、燃焼室Ｃからの燃焼圧（図３の矢印Ｄ）を受圧先端部１４ａによって受け、その燃焼圧Ｄは伝達部１４ｂを経て圧力伝達リング１５に伝達され、さらに、圧力伝達リング１５に当接する圧電素子群１６に伝達して後述する電気信号に変換されるのである。

【0047】

圧力伝達リング１５は、環状の形状を有しており、断面は矩形状であり、その外径はフロント外側筐体１１の内径よりも小さく、内径はフロント内側筐体１２の外径よりも大きい。なお、圧力伝達リング１５は、耐熱性および絶縁性を有するアルミナ等のセラミック材料で構成するとよい。

【0048】

また、圧力伝達リング１５の背面側となる端面には、圧電素子群１６からの電気信号を出力するための出力電極として機能する電極部材１７が設けられている。この電極部材１７は、圧力伝達リング１５の背面側の端面に、環状に全周にわたって配置される。すなわち、電極部材１７は、圧力伝達リング１５と圧電素子群１６との間に設けられている。

【0049】

この電極部材１７は、一例として、圧力伝達リング１５とは別部材の導電性の高い金属膜を片面に形成した環状の絶縁フィルムを、圧力伝達リング１５の背面側となる端面に接着剤等によって固着して配置しても良く、または、圧力伝達リング１５の端面に導電性の高い金属膜を直接形成し、圧力伝達リング１５と一体となった電極部材１７でも良い。すなわち、圧力伝達リング１５の背面側となる端面は、電極部材１７が設けられていることで、導電性の電極面となる。

【0050】

次に、リア筐体１３に形成される貫通孔について図４を用いて説明する。図４において、リア筐体１３には、中心線方向に沿ってリア筐体１３を貫通する貫通孔１３ｃが形成されている。貫通孔１３ｃの前面側は、前述した圧力伝達リング１５および圧電素子群１６を収容する内部空間１０ｂと繋がり、貫通孔１３ｃの背面側は、リア筐体１３に形成される後述する固着部と繋がっている。この貫通孔１３ｃは、後述する接続端子が挿入され、この接続端子を内部空間１０ｂからリア筐体１３の外部に露出させると共に、接続端子を位置決めする機能を有している。

【0051】

次に、本発明の特徴であるＦＰＣで成る電気的伝達手段を筐体に固着するための固着部について図４と図５を用いて説明する。図４と図５において、貫通孔１３ｃの背面側、すなわち、貫通孔１３ｃが貫通するリア筐体１３の後段部１３３には、後述するＦＰＣで成るケーブルを固着するための固着部１３ｄが形成される。固着部１３ｄは、貫通孔１３ｃが後段部１３３を貫通する箇所に、後段部１３３の一部を切り欠いたように形成され、固着部１３ｄの底面は平面である。また、固着部１３ｄの背面側の端面には、対峙する一対の突起部１３ｅ、１３ｆが形成されている。

【0052】

次に、接続端子について、図４、図５を用いて説明する。接続端子５２は、耐熱性および導電性を有する金属製の棒状体で構成されており、圧力伝達リング１５の端面に設けられた電極部材１７に突き当たる突き当て部５２ａと、突き当て部５２ａの背面側に位置して突き当て部５２ａより径の大きい止め部５２ｂと、さらに背面側に位置して先端部分になる接続部５２ｃとを、一体化して構成している（図４参照）。なお、接続端子５２の形状は特に限定されるものではない。この接続端子５２は、リア筐体１３の貫通孔１３ｃに内部空間１０ｂ側から挿入され、固着部１３ｄの前面側の端面に位置する貫通孔１３ｃから接続端子５２の接続部５２ｃが露出する（図５参照）。

【0053】

この接続端子５２の接続部５２ｃが貫通孔１３ｃに挿入されるにあたり、位置決めチューブ５５に填め込まれて貫通孔１３ｃの内部で位置決めされる（図４参照）。また、接続端子５２の突き当て部５２ａの外周面に巻き回され、電極部材１７に当接して電極部材１７と接続端子５２を電気的に接続するコイルスプリング５６が配設されている（図４参照）。このコイルスプリング５６のバネ力によって、コイルスプリング５６の前面側の端部が電極部材１７に当接し、コイルスプリング５６の背面側の端部が接続端子５２の止め部５２ｂに当接することで、電極部材１７が固着している圧力伝達リング１５と接続端子５２の位置関係が外部からの圧力によって変動しても、電極部材１７と接続端子５２は、確実に電気的に接続される。なお、コイルスプリングに限定されるものではなく、板バネや導電性ゴム等の各種のスプリングが利用可能である。

【0054】

次に、リア筐体１３の固着部１３ｄに取り付けられる本発明の特徴である電気的伝達手段としてのケーブル６０の構造について、図６、図７を用いて説明する。なお、図６で示すケーブル６０は、導電部等の図示を省略している。ここで、ケーブル６０はＦＰＣによって成り、細長いシート状であり、薄く柔軟性を有している。ケーブル６０のベースとなる絶縁フィルム６１は、耐熱性に優れたポリイミドなどを用いている。また、絶縁フィルム６１の表面には、長手方向に沿って電気信号を通す導電部６２が形成されている。この導電部６２は銅箔で形成される。

【0055】

ケーブル６０の一方の先端の止め部６０ａはＴ字型形状であり、この止め部６０ａが圧力検出装置１０の固着部１３ｄに填め込まれることで、止め部６０ａが固着部１３ｄの一対の突起部１３ｅ、１３ｆに掛止される。また、ケーブル６０の止め部６０ａの裏面と固着部１３ｄの底面は耐熱性に優れた接着剤等で固着される。これにより、ケーブル６０は固着部１３ｄに固着され、また、ケーブル６０を矢印Ｅ方向（図６参照）に引っ張る応力が発生しても、突起部１３ｅ、１３ｆによってケーブル６０は掛止されているので、ケーブル６０が圧力検出装置１０から外れることを防ぐことが出来る。

【0056】

また、ケーブル６０の止め部６０ａが固着部１３ｄに填め込まれることで、ケーブル６０の止め部６０ａの導電部６２上に、リア筐体１３の貫通孔１３ｃから露出している接続端子５２の先端の接続部５２ｃが位置することになり、ケーブル６０と接続端子５２の接続部５２ｃは、近接、または接触する。この状態でケーブル６０の導電部６２と接続端子５２の接続部５２ｃとをハンダ６３によってハンダ付けすることで、ケーブル６０の導電部６２と接続端子５２が電気的機械的に接続される。なお、止め部６０ａの導電部６２のパターンは、ハンダ付けのために所定の面積を設けることが望ましい。

【0057】

一方、ケーブル６０のＴ字型形状の止め部６０ａに対して反対側の先端である外部接続部６０ｂ（図７参照）は、外部装置（図示せず）と接続するために、所定の面積の絶縁フィルム６１と導電部６２が形成される。なお、外部接続部６０ｂの形状は、接続する外部装置の仕様に応じて任意に変更される。また、Ｔ字型形状の止め部６０ａと外部接続部６０ｂの間にある中間部６０ｃの絶縁フィルム６１と導電部６２は、柔軟性を確保するために出来るだけ細い形状が望ましい。

【0058】

このように、本発明の圧力検出装置１０は、圧力変化を検出した電気信号を外部に伝達するためにＦＰＣで成るケーブル６０を用い、圧力検出装置１０の接続端子５２とケーブル６０をハンダ付けすると共に、圧力検出装置１０のリア筐体１３に固着部１３ｄと一対の突起部１３ｅ、１３ｆとを設け、さらに、ケーブル６０の先端にＴ字型形状の止め部６０ａを設けることによって、止め部６０ａをリア筐体１３の固着部１３ｄに填め込み突起部１３ｅ、１３ｆに掛止している。

【0059】

この構造により、圧力検出装置１０がエンジン１の燃焼室Ｃ内での圧力変化に伴って振動しても、ケーブル６０が圧力検出装置１０から外れることを防ぐことが出来る。また、ＦＰＣで成るケーブル６０は薄く柔軟性のある構造なので、長期間の振動や衝撃によっても破損することがない。この結果、振動や衝撃に強く断線し難い電気的伝達手段を備えた圧力検出装置を提供できる。なお、ＦＰＣの代わりに、非フレキシブル性のプリント基板（ＰＣ）を用いる場合を排除するものではない。したがって、外部装置が圧力検出装置１０の近傍に配置される場合、或いは途中から一般的な円芯タイプのケーブルを接続（中継）して使用する場合などにおいては、ＰＣを用いることも可能である。

【0060】

次に、圧力検出装置１０に組み込まれる圧電素子群１６について図２、図３、及び図８を用いて説明する。図８は図２の切断線Ｆ−Ｆ´で切断した圧電素子群１６付近の断面図である。図２、図３、図８において、圧電素子群１６は、圧力伝達リング１５の背面側とリア筐体１３の前面側の端面との間の内部空間１０ｂに、円筒状のリア筐体１３の周方向に沿って、リア筐体１３に支持されて複数配置されている。本実施形態では、６個の圧電素子１６１〜１６６が略等間隔で配置されているが、圧電素子群１６の数は６個より少なくてもよいし、多くてもよい。

【0061】

ここで、圧電素子１６１〜１６６は共通の構成を有しており、それぞれが直方体状に加工された圧電体１６ａと、圧電体１６ａの前面側の端面に形成されたフロント側電極１６ｂと、圧電体１６ａの背面側の端面に形成されたリア側電極１６ｃとを備えている（図３参照）。このフロント側電極１６ｂとリア側電極１６ｃは、導電性の高い金属膜が圧電体１６ａを挟んで対向して形成されている。

【0062】

また、圧電体１６ａは、圧電縦効果及び圧電横効果を有するランガサイト系結晶（ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、ＬＧＴＡ）や水晶、ガリウムリン酸塩などを使用することを例示することができる。なお、本実施形態の圧電素子群１６には、圧電体としてランガサイト単結晶を用いている。

【0063】

圧電素子１６１〜１６６のそれぞれにおいて、各フロント側電極１６ｂは、圧力伝達リング１５の端面に設けられた電極部材１７と当接し、各リア側電極１６ｃは、リア筐体１３に設けられた接地電極層１３ｂに当接する。

【0064】

各圧電素子１６１〜１６６の隙間には、スペーサ１７１〜１７６が配置され、圧電素子１６１〜１６６が、略等間隔で配置されるように機能している。また、スペーサ１７１の略中央部分には、前述の接続端子５２を貫通させるためのスペーサ貫通孔１７１ａが設けられ、接続端子５２が貫通している。なお、スペーサ１７１〜１７６の材質はセラミックス（アルミナ、ジルコニア）などであるが、絶縁材であれば材質は限定されない。このように、圧電素子群１６は、筐体の内部において周方向に沿って等間隔で複数配置されているので、シリンダ２ａの内部の圧力をバランス良く均一に受けることができ、高精度な圧力検出が可能となる。

【0065】

なお、圧電素子は一個であってもよい。この場合、一個の圧電素子が、Ｃ形状に形成されたスペーサと共に配置されればよい。一個の圧電素子を配する場合、ダイヤフラムで圧縮荷重をかけるから、偏荷重がかからないように応力バランスを取るスペーサを用いることが肝要である。したがって、圧電素子の配置の調整を容易にするためスペーサの形状は、Ｃ形状であることが望ましい。すなわち、一個の圧電素子であっても、スペーサを用いることで、その配置位置に正確かつ容易に組み込むことが可能であるとともに、圧電素子に対して損失のない圧力伝達が可能である。また、応力バランスをとることで圧電素子のカケや割れが発生せず、圧電素子の数量削減によるコストダウンが可能となる。

【0066】

次に、第１の実施形態の圧力検出装置の電気的接続構造について、図２〜図４、及び図７を用いて説明する。まず、圧電素子群１６を構成する圧電素子１６１〜１６６の背面側に設けられたそれぞれのリア側電極１６ｃは、前述したように、リア筐体１３に設けられた接地電極層１３ｂに当接して電気的に接続される。ここで、リア筐体１３は導電性を有するので、リア筐体１３と接地電極層１３ｂとは、電気的に接続された状態となる（図３参照）。

【0067】

これに対し、圧電素子群１６を構成する圧電素子１６１〜１６６の前面側に設けられたそれぞれのフロント側電極１６ｂは、圧力伝達リング１５の端面に設けられた電極部材１７に当接して電気的に接続される。このような構成によって、圧電素子群１６は、リア筐体１３の接地電極層１３ｂと電極部材１７に挟まれて、電気的に接続される。

【0068】

すなわち、圧電素子群１６の個々の圧電素子１６１〜１６６は、接地電極層１３ｂと電極部材１７の間にあって並列接続されている。このため、個々の圧電素子１６１〜１６６が受けた圧力によって発生するそれぞれの電荷が並列接続によって平均化されて、一つの電気信号として出力されるので、圧電素子１６１〜１６６の位置の僅かな違いによる圧力差や、各圧電素子の特性ばらつき等が平均化によってキャンセルされ、高精度な圧力検出を実現できる。

【0069】

また、圧力伝達リング１５は、前述したように絶縁性を有するので、圧力伝達リング１５と電極部材１７とは固着しているが電気的には絶縁された状態であり、これにより、電極部材１７は、周囲のフロント外側筐体１１とフロント内側筐体１２からも絶縁されている。

【0070】

一方、電極部材１７は、コイルスプリング５６を介して接続端子５２と電気的に接続されている（図４参照）。さらに前述したように、接続端子５２は、貫通孔１３ｃを通って接続部５２ｃが固着部１３ｄに露出し、その接続部５２ｃとケーブル６０の導電部６２がハンダ６３によって電気的に接続される。すなわち、圧電素子群１６のフロント側電極１６ｂに当接して出力電極として機能する電極部材１７は、接続端子５２を介してケーブル６０に電気的に接続されるのである。

【0071】

これにより、ケーブル６０の導電部６２に圧電素子群１６からの電気信号が伝達され、ケーブル６０の外部接続部６０ｂ（図７参照）がエンジン１の外部装置（図示せず）に接続されることで、電気信号を外部装置に伝達することが出来る。

【0072】

また、接続端子５２からケーブル６０への電気信号の伝達経路は、それぞれが絶縁体で構成された内部空間１０ｂ、位置決めチューブ５５によって、金属で構成され相互に電気的に接続されたフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２およびリア筐体１３と電気的に絶縁される。また、接続端子５２は、貫通孔１３ｃと位置決めチューブ５５によって位置が規制されていることから、接続端子５２は、フロント外側筐体１１における外周面およびフロント内側筐体１２における内周面には接触しない（図４参照）。

【0073】

なお、燃料噴射装置７および、本発明の圧力検出装置１０を用いて構成したインジェクタユニット６を、図１に示すシリンダヘッド４に取り付けた際、少なくともフロント外側筐体１１が、金属製のシリンダヘッド４と電気的に接続される。このシリンダヘッド４は、電気的に接地された状態にあるため、圧力検出装置１０の圧電素子１６１〜１６６の背面側の各リア側電極１６ｃは、リア筐体１３およびフロント外側筐体１１を介して、インジェクタユニット６の接地電極に接続して接地されることになる。これにより、圧電素子群１６の一方の電極であるリア側電極１６ｃは、装置全体の接地電極に接続されるので、外部からの電気的なノイズの影響を遮断して、高精度な圧力検出を実現できる。

【0074】

次に、圧力検出装置１０を機能部材としての一例である燃料噴射装置７の装着例、具体的には、燃料噴射装置７の先端部７ｂ（図１参照）の外周に装着する例を図９を用いて説明する。なお、図９は圧力検出装置１０の開口部１０ａに、燃料噴射装置７の先端部７ｂが組み込まれていることを示している。図９において、燃料噴射装置７の先端部７ｂは、略円筒状の金属で成る内部筐体９１と、内部筐体９１の外側を覆う略円筒状の金属で成る外部筐体９２の２重構造を有している。

【0075】

ここで、内部筐体９１は、圧力検出装置１０の開口部１０ａに挿入され、内部筐体９１の先端に設けられているノズル７ｃは、圧力検出装置１０の前面側から露出している。この構造によって、燃料噴射装置７の先端部７ｂのノズル７ｃは、圧力検出装置１０の前面側の開口部１０ａから燃焼室Ｃ内に燃料を噴射することができる。また、内部筐体９１の先端角部と圧力検出装置１０のフロント内側筐体１２が接する全周でレーザ溶接が施される（溶接箇所：Ｇ１）。

【0076】

一方、外部筐体９２は、圧力検出装置１０のリア筐体１３に填め込まれ、外部筐体９２の先端部とリア筐体１３が接する全周に対してレーザ溶接が施される（溶接箇所：Ｇ２）。この溶接箇所Ｇ１、Ｇ２によって、圧力検出装置１０と燃料噴射装置７は固定され一体化する。

【0077】

また、内部筐体９１と外部筐体９２の間には、狭い隙間９３が形成されており、この隙間９３に圧力検出装置１０からのケーブル６０が通り、図示しないが外部装置側の電極にケーブル６０の先端の外部接続部６０ｂ（図７参照）が接続される。このようにして、圧力検出装置１０と外部装置は電気的に接続されて、圧力検出装置１０に組み込まれている圧電素子群１６からの電気信号を外部装置に伝達することが出来る。

【0078】

ここで、ケーブル６０が従来のように同軸ケーブルで構成されるならば、同軸ケーブルは導体部と絶縁層が何重にも重なるために、その外径寸法は所定の太さが必要となる。このため、内部筐体９１と外部筐体９２の隙間９３は、同軸ケーブルの外径に合わせて広げなければならず、この結果、燃料噴射装置７の先端部７ｂの外径寸法は隙間９３の広がりに応じて太くなるので、燃料噴射装置７を通すシリンダブロック２の連通孔（図１参照）の径が大きくなり、エンジンの小型化等の妨げになって好ましくない。

【0079】

しかし、本発明の圧力検出装置１０は、厚みの薄いＦＰＣでなるケーブル６０によって電気信号を伝達するので、先端部７ｂの隙間９３の幅は、ケーブル６０の厚みに応じて最小限に狭く出来る。この結果、燃料噴射装置７の外径寸法を太くすることなく、燃料噴射装置７の先端部７ｂに装着した圧力検出装置１０からの電気信号を確実に外部装置に伝達することができる。このため、燃料噴射装置７の形状に制約を及ぼすことなく、圧力検出装置１０を燃料噴射装置７の先端部７ｂ外周に装着できるので、圧力検出装置１０と燃料噴射装置７を一体化でき、インジェクタユニット６として一つの連通孔４ｂによってシリンダブロック２に装着できる（図１参照）。

【0080】

なお、ケーブル６０は燃料噴射装置７に直接接続されるのではなく、詳細は後述するが、圧力検出装置１０の電気信号を変換する外部装置としてのアンプ回路などを経て、燃料噴射装置７や他の装置に接続される。

【0081】

次に、エンジン１に装着された圧力検出装置１０の圧力検出動作を図１０のブロック図を用いて説明する。なお、圧力検出装置１０の構成は図２〜図８を参照する。図１０において、エンジン１のシリンダブロック２内の燃焼室Ｃに発生した内圧としての燃焼圧（矢印Ｄ）の変動は、受圧リング１４および圧力伝達リング１５を介して圧電素子群１６に作用する。このとき、燃焼圧Ｄの変動に伴って発生する振動は、最大で数ＫＨｚ程度の周波数成分を含むものである。

【0082】

この例において、圧電素子群１６は、筐体の周方向に沿って等間隔に配置された圧電素子１６１〜１６６を備えており（図８参照）、圧電素子１６１〜１６６には、ほぼ均一に燃焼圧Ｄの変動に応じた電荷が発生する。そして、圧電素子１６１〜１６６を構成する各圧電体１６ａに発生した電荷は、各圧電体１６ａの各フロント側電極１６ｂから電気信号Ｐ１として圧力伝達リング１５の端面に設けられた電極部材１７を通って接続端子５２に伝達される。

【0083】

次に接続端子５２に伝達された電気信号Ｐ１は、接続端子５２に接続しているケーブル６０の導電部６２に伝達される。さらに、ケーブル６０に伝達された電気信号Ｐ１は、ケーブル６０が接続されている外部装置としてのアンプ回路６５に伝達される。このアンプ回路６５は積分回路を含み、微分波形でなる電気信号Ｐ１を積分して圧力信号Ｐ２に換算し、その圧力信号Ｐ２をエンジン１を制御する制御回路６６に伝達して、燃料噴射装置７や点火プラグ５の制御を行う。

【0084】

また、圧電素子群１６を構成する圧電素子１６１〜１６６の背面側のリア側電極１６ｃは、接地電極層１３ｂからリア筐体１３とフロント外側筐体１１とを介してシリンダヘッド４を含むシリンダブロック２と電気的に接続されて接地電極となる。この結果、圧力検出装置１０の筐体とシリンダブロック２の全体が接地されるので、外部からの電気的なノイズの混入を軽減することができる。このようにして、圧力検出装置１０は、エンジン１のシリンダブロック２内の燃焼室Ｃに発生した燃焼圧Ｄを検出することが出来る。

【0085】

そして、ケーブル６０は、薄いシート状のＦＰＣによって構成されているので、燃料噴射装置７の先端部７ｂの筐体にわずかな隙間を設けるだけでケーブル６０を通すことが可能であり、燃料噴射装置７の形状に制約を及ぼすことなく、圧力検出装置１０からの電気信号を確実に伝達することが出来る。また、ＦＰＣは優れた柔軟性があるので、繰り返し曲げや振動等を受けたとしても、ケーブル６０が破損することがない。このため、ＦＰＣで成るケーブル６０を備えた圧力検出装置１０は、エンジン１から長期にわたって振動や衝撃を受けることになるが、前述した理由により、振動や衝撃に強く断線し難い信頼性に優れた圧力検出装置を提供することが出来る。

【第２の実施形態】

【0086】

次に、第２の実施形態の圧力検出装置の構成を図１１と図１２を用いて説明する。第２の実施形態の圧力検出装置は、前述した第１の実施形態の圧力検出装置１０に、ケーブルの耐熱性向上を目的として、ケーブルを耐熱部材で覆う構成であり、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

【0087】

図１１と図１２において、符号７０は第２の実施形態の圧力検出装置である。圧力検出装置７０は、第１の実施形態の圧力検出装置１０と同様に、円筒状の形状を有するフロント外側筐体１１と、円筒状の形状を有し、且つフロント外側筐体１１の内側にフロント外側筐体１１と同心状に配置されるフロント内側筐体１２と、円筒状の形状を有し、フロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の背面側に取り付けられるリア筐体１３と、環状の形状を有するとともにフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の前面側に取り付けられ、シリンダ２ａの内部の圧力を受ける受圧リング１４とを備えている。

【0088】

また、受圧リング１４からの圧力を、さらに背面側に伝達する圧力伝達リング１５と、圧力伝達リング１５の背面側とリア筐体１３における前面側の端面との間に配置され、圧力伝達リング１５から受けた圧力を電気信号に変換する圧電素子群１６とをさらに備えている。これらの各要素の構成と機能は、第１の実施形態と同様なので詳細な説明は省略する。

【0089】

符号７１は、第２の実施形態の特徴である円筒状の形状を有する耐熱部材である。耐熱部材７１の外径は、リア筐体１３の中段部１３２の外径よりわずかに小さく設定され、耐熱部材７１の内径は、リア筐体１３の後段部１３３の外径とほぼ同じ径に設定される。この耐熱部材７１は、リア筐体１３の後段部１３３に填め込まれ、耐熱部材７１の全周をレーザ溶接によって固着し、耐熱部材７１とリア筐体１３とを一体化する。なお、耐熱部材７１の材質は、ＳＵＳ、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）等を用いることが出来る。

【0090】

以上の構造によって、接続端子５２の周辺とケーブル６０は、耐熱部材７１に覆われるので、発熱源である燃焼室Ｃ（図１参照）との間に耐熱部材７１の壁が形成される。この結果、燃焼室Ｃからの熱は、耐熱部材７１によって遮蔽されるので、ケーブル６０とその周辺の温度上昇が抑制されて、ケーブル６０が加熱の繰り返しによって損傷、劣化することを防ぎ、耐熱性に優れた圧力検出装置を実現することが出来る。なお、耐熱部材７１の形状や中心線方向の長さ等は限定されず、圧力検出装置１０の仕様や、燃料噴射装置７の形状等に応じて適切に変更して良い。

【0091】

また、第２の実施形態の圧力検出装置７０の燃料噴射装置７の先端部７ｂへの装着は、第１の実施形態で示した装着例（図９参照）と同様であるので、説明は省略するが、耐熱部材７１は、先端部７ｂの外部筐体９２の内側に填め込まれてケーブル６０を覆う構造となる。なお、薄いシート状のＦＰＣで成るケーブル６０の特徴により、第２の実施形態の圧力検出装置７０も、第１の実施形態と同様に多くの効果を有するが、重複するので説明は省略する。

【第３の実施形態】

【0092】

次に、第３の実施形態の圧力検出装置、特に、ケーブル構成を図１３及び図１４を用いて説明する。ここで、図１３は第３の実施形態の圧力検出装置のＦＰＣで成るケーブルの平面図であり、図１４は、図１３の切断線Ｇ−Ｇ´で切断した拡大断面図である。なお、第３の実施形態の圧力検出装置は、前述した第１の実施形態の圧力検出装置のケーブルをシールド構造とした構成であり、圧力検出装置自体の基本的な構造は第１の実施形態と同様であるので、ここでは、シールド構造のケーブルのみについて説明する。

【0093】

図１３及び図１４において、符号８０は第３の実施形態の圧力検出装置の電気的伝達手段としてケーブルである。ケーブル８０はＦＰＣによって成り、シート状であり、薄く柔軟性を有している。ケーブル８０の一方の先端の止め部８０ａはＴ字型形状であり、この止め部８０ａが圧力検出装置１０の固着部１３ｄ（図７参照）に填め込まれることで、この止め部８０ａが固着部１３ｄの一対の突起部１３ｅ、１３ｆに掛止される。これにより、ケーブル８０が圧力検出装置１０から外れることを防ぐことが出来る。また、ケーブル８０のＴ字型形状の止め部８０ａと反対側の先端である外部接続部８０ｂ、及び、中間部８０ｃは、第１の実施形態のケーブル６０と同様の構造であるので、説明は省略する。

【0094】

ケーブル８０の絶縁フィルム８１は、耐熱性に優れたポリイミドなどを用いている。絶縁フィルム８１上の導電部８２は銅箔で構成される。また、ケーブル８０の裏面、すなわち、絶縁フィルム８１の裏面には、裏面の全体を覆う導電性のシールド部材８３が形成されている。また、ケーブル８０の表面、すなわち、導電部８２側には、導電部８２の全体を覆う薄いシート状の絶縁部材８４が形成され、さらに絶縁部材８４の表面には、導電性のシールド部材８５が形成される。

【0095】

ここで、上下２枚のシールド部材８３、８５は、絶縁フィルム８１と絶縁部材８４の外形よりわずかに大きく設定されており、絶縁フィルム８１と絶縁部材８４の外周よりはみ出た部分（図１４の破線Ｈで示す）を導電性接着剤等で固着することで、シールド部材８３、８５は重なって接触し電気的に接続される。この構造によって、ケーブル８０の導電部８２は、上下のシールド部材８３、８５と絶縁フィルム８１と絶縁部材８４の積層構造によって、電気的にシールドされた構成となる。また、上下のシールド部材８３、８５は、図示しないが絶縁フィルム８１と絶縁部材８４を貫通するスルホールによって、電気的に接続してもよい。

【0096】

また、ケーブル８０の表面のシールド部材８５には、止め部８０ａの位置に導電部８２を露出するための開口部８５ａと、外部接続部８０ｂの位置に導電部８２を露出するための開口部８５ｂを有している。ここで、開口部８５ａは、導電部８２と接続端子５２とをハンダ付けするための領域であり、開口部８５ｂは、導電部８２と外部装置を接続するための領域である。

【0097】

このケーブル８０が、圧力検出装置１０に組み込まれると、リア筐体１３の固着部１３ｄに固着されるが（図７参照）、ケーブル８０の裏面、すなわち、シールド部材８３が固着部１３ｄの底面に当接することで、リア筐体１３とシールド部材８３は、電気的に接続される。ここで、前述したように、リア筐体１３は、導電部材であって接地電極に接続されているので、ケーブル８０を覆う上下のシールド部材８３、８５は接地電極となる。

【0098】

従って、ケーブル８０の導電部８２は、接地された上下のシールド部材８３、８５によって覆われることになり、ケーブル８０の導電部８２は電気的にシールドされる。この結果、圧力検出装置１０の電気信号は電気的にシールドされたケーブル８０を通過するので、外部からの電気的ノイズを遮断して、Ｓ／Ｎ比が良好な電気信号を外部装置に伝達することが出来る。

【0099】

また、第３の実施形態で示したシールド構造のケーブル８０を、第２の実施形態の圧力検出装置７０に取り付けてもよい。これにより、耐熱性に優れ、且つ、耐ノイズ特性に優れた圧力検出装置を実現することが出来る。

【0100】

以上、各種実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の精神を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。即ち、上述した燃焼圧センサの実施形態に限定されることはなく、それらの全てを行う必要もなく、特許請求の範囲の各請求項に記載した内容の範囲で種々に変更や省略をすることが出来る。

【産業上の利用可能性】

【0101】

本発明に係る圧力検出装置は、エンジンの燃焼室内の圧力測定、特に、点火プラグ，インジェクタ等の先端外周部に装着して燃焼圧を検出する際に利用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】