特許 6300354 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】6300354

(24)【登録日】2018年3月9日

(45)【発行日】2018年3月28日

(54)【発明の名称】圧力検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 23/22 20060101AFI20180319BHJP

【ＦＩ】

   G01L23/22

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-98471(P2014-98471)

(22)【出願日】2014年5月12日

(65)【公開番号】特開2015-215247(P2015-215247A)

(43)【公開日】2015年12月3日

【審査請求日】2017年3月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001472

【氏名又は名称】特許業務法人かいせい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】本田 篤史

(72)【発明者】

【氏名】大矢 晃示

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６１−１５７８４３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６３−２００７４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−１６０２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０３３３３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０５７７７２３９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ７／００−２３／３２

Ｇ０１Ｌ ２７／００−２７／０２

Ｆ０２Ｄ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、前記燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置であって、
印加される荷重を検出する荷重検出素子（４１）と、前記荷重検出素子（４１）を挟み込むと共に前記荷重検出素子（４１）に所定の予荷重を印加することで前記荷重検出素子（４１）に圧接された予荷重印加部（４２）と、を有する予荷重保持部（４０）と、
前記燃焼室に配置されると共に前記予荷重印加部（４２）に当接しており、前記燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を前記予荷重印加部（４２）を介して前記荷重検出素子（４１）に伝達させるダイヤフラム（６０）と、
第１中空部（３１）を有する中空筒状であり、前記第１中空部（３１）に前記予荷重保持部（４０）を収容し、一方の開口端（３４）に前記ダイヤフラム（６０）が固定された胴体部（３０）と、
を備え、
前記胴体部（３０）は、前記一方の開口端（３４）とは反対側の他方の開口端（３６）のうちの内壁面（３７）側が前記一方の開口端（３４）側に凹んだ段差部（３３）を有し、
前記予荷重保持部（４０）は、前記胴体部（３０）の内壁面（３７）に対向する外壁面（４３ｅ、４８ｃ、５０ｅ）に、当該外壁面（４３ｅ、４８ｃ、５０ｅ）の一部が突出すると共に前記段差部（３３）に配置されることで前記段差部（３３）に接触するつば部（４３ｄ、４８ｄ、５０ｆ）を有し、
前記予荷重印加部（４２）は、
第２中空部（４３ａ）を有する有底筒状であると共に前記荷重検出素子（４１）の一方の電極として機能し、前記第２中空部（４３ａ）を構成する内壁面（４３ｂ）から離間するように前記荷重検出素子（４１）が前記第２中空部（４３ａ）の底面（４３ｃ）に配置された有底筒部（４３）と、
前記第２中空部（４３ａ）に前記内壁面（４３ｂ）から離間して配置されると共に、前記荷重検出素子（４１）のうち前記底面（４３ｃ）側とは反対側に当接し、さらに前記荷重検出素子（４１）の他方の電極として機能する電極部（４４）と、
前記第２中空部（４３ａ）に配置されると共に、前記電極部（４４）のうち前記荷重検出素子（４１）側とは反対側に当接した絶縁材（４５）と、
前記絶縁材（４５）のうち前記電極部（４４）とは反対側に当接すると共に、前記底面（４３ｃ）との間に位置する前記荷重検出素子（４１）、前記電極部（４４）、及び前記絶縁材（４５）に前記所定の予荷重を印加した状態で前記有底筒部（４３）の開口部（４３ｆ）に固定された荷重部（４７）と、
を有して構成されており、
前記つば部（４３ｄ）は、前記有底筒部（４３）の外壁面（４３ｅ）に設けられていることを特徴とする圧力検出装置。

【請求項2】

燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、前記燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置であって、
印加される荷重を検出する荷重検出素子（４１）と、前記荷重検出素子（４１）を挟み込むと共に前記荷重検出素子（４１）に所定の予荷重を印加することで前記荷重検出素子（４１）に圧接された予荷重印加部（４２）と、を有する予荷重保持部（４０）と、
前記燃焼室に配置されると共に前記予荷重印加部（４２）に当接しており、前記燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を前記予荷重印加部（４２）を介して前記荷重検出素子（４１）に伝達させるダイヤフラム（６０）と、
第１中空部（３１）を有する中空筒状であり、前記第１中空部（３１）に前記予荷重保持部（４０）を収容し、一方の開口端（３４）に前記ダイヤフラム（６０）が固定された胴体部（３０）と、
を備え、
前記胴体部（３０）は、前記一方の開口端（３４）とは反対側の他方の開口端（３６）のうちの内壁面（３７）側が前記一方の開口端（３４）側に凹んだ段差部（３３）を有し、
前記予荷重保持部（４０）は、前記胴体部（３０）の内壁面（３７）に対向する外壁面（４３ｅ、４８ｃ、５０ｅ）に、当該外壁面（４３ｅ、４８ｃ、５０ｅ）の一部が突出すると共に前記段差部（３３）に配置されることで前記段差部（３３）に接触するつば部（４３ｄ、４８ｄ、５０ｆ）を有し、
前記予荷重印加部（４２）は、
第２中空部（４８ａ）を有する中空筒状であり、前記第２中空部（４８ａ）を構成する内壁面（４８ｂ）から離間するように前記荷重検出素子（４１）が前記第２中空部（４８ａ）に配置された筒部（４８）と、
前記荷重検出素子（４１）に当接すると共に前記荷重検出素子（４１）の一方の電極として機能し、前記筒部（４８）のうちの一方の開口部（４８ｅ）に固定された台座（４９）と、
前記第２中空部（４８ａ）に前記内壁面（４８ｂ）から離間して配置されると共に、前記荷重検出素子（４１）のうち前記台座（４９）とは反対側に当接し、さらに前記荷重検出素子（４１）の他方の電極として機能する電極部（４４）と、
前記第２中空部（４８ａ）に配置されると共に、前記電極部（４４）のうち前記荷重検出素子（４１）とは反対側に当接した絶縁材（４５）と、
前記絶縁材（４５）のうち前記電極部（４４）とは反対側に当接すると共に、前記台座（４９）との間に位置する前記荷重検出素子（４１）、前記電極部（４４）、及び前記絶縁材（４５）に前記所定の予荷重を印加した状態で前記筒部（４８）のうちの他方の開口部（４８ｆ）に固定された荷重部（４７）と、
を有して構成されており、
前記つば部（４８ｄ）は、前記筒部（４８）の外壁面（４８ｃ）に設けられていることを特徴とする圧力検出装置。

【請求項3】

燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、前記燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置であって、
印加される荷重を検出する荷重検出素子（４１）と、前記荷重検出素子（４１）を挟み込むと共に前記荷重検出素子（４１）に所定の予荷重を印加することで前記荷重検出素子（４１）に圧接された予荷重印加部（４２）と、を有する予荷重保持部（４０）と、
前記燃焼室に配置されると共に前記予荷重印加部（４２）に当接しており、前記燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を前記予荷重印加部（４２）を介して前記荷重検出素子（４１）に伝達させるダイヤフラム（６０）と、
第１中空部（３１）を有する中空筒状であり、前記第１中空部（３１）に前記予荷重保持部（４０）を収容し、一方の開口端（３４）に前記ダイヤフラム（６０）が固定された胴体部（３０）と、
を備え、
前記胴体部（３０）は、前記一方の開口端（３４）とは反対側の他方の開口端（３６）のうちの内壁面（３７）側が前記一方の開口端（３４）側に凹んだ段差部（３３）を有し、
前記予荷重保持部（４０）は、前記胴体部（３０）の内壁面（３７）に対向する外壁面（４３ｅ、４８ｃ、５０ｅ）に、当該外壁面（４３ｅ、４８ｃ、５０ｅ）の一部が突出すると共に前記段差部（３３）に配置されることで前記段差部（３３）に接触するつば部（４３ｄ、４８ｄ、５０ｆ）を有し、
前記予荷重印加部（４２）は、
前記荷重検出素子（４１）に当接すると共に前記荷重検出素子（４１）の一方の電極として機能する台座（４９）と、
前記荷重検出素子（４１）のうち前記台座（４９）とは反対側に当接し、さらに前記荷重検出素子（４１）の他方の電極として機能する電極部（４４）と、
前記電極部（４４）のうち前記荷重検出素子（４１）とは反対側に当接した絶縁材（４５）と、
第２中空部（５０ａ）を有する有底筒状であり、前記絶縁材（４５）が前記第２中空部（５０ａ）の底面（５０ｂ）に当接すると共に前記荷重検出素子（４１）及び前記電極部（４４）が前記第２中空部（５０ａ）を構成する内壁面（５０ｃ）から離間して配置され、さらに、前記台座（４９）との間に位置する前記荷重検出素子（４１）、前記電極部（４４）、及び前記絶縁材（４５）に前記所定の予荷重を印加した状態で開口部（５０ｄ）が前記台座（４９）に固定された荷重部（５０）と、
を有して構成されており、
前記つば部（５０ｆ）は、前記荷重部（５０）の外壁面（５０ｅ）に設けられていることを特徴とする圧力検出装置。

【請求項4】

燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、前記燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置であって、
印加される荷重を検出する荷重検出素子（４１）と、前記荷重検出素子（４１）を挟み込むと共に前記荷重検出素子（４１）に所定の予荷重を印加することで前記荷重検出素子（４１）に圧接された予荷重印加部（４２）と、を有する予荷重保持部（４０）と、
前記燃焼室に配置されると共に前記予荷重印加部（４２）に当接しており、前記燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を前記予荷重印加部（４２）を介して前記荷重検出素子（４１）に伝達させるダイヤフラム（６０）と、
第１中空部（３１）を有する中空筒状であり、前記第１中空部（３１）に前記予荷重保持部（４０）を収容し、一方の開口端（３４）に前記ダイヤフラム（６０）が固定された胴体部（３０）と、
を備え、
前記胴体部（３０）は、前記一方の開口端（３４）とは反対側の他方の開口端（３６）のうちの内壁面（３７）側が前記一方の開口端（３４）側に凹んだ段差部（３３）を有し、
前記予荷重保持部（４０）は、前記胴体部（３０）の内壁面（３７）に対向する外壁面（４３ｅ、４８ｃ、５０ｅ）に、当該外壁面（４３ｅ、４８ｃ、５０ｅ）の一部が突出すると共に前記段差部（３３）に配置されることで前記段差部（３３）に接触するつば部（４３ｄ、４８ｄ、５０ｆ）を有し、
前記予荷重印加部（４２）は、
第２中空部（４８ａ）を有する中空筒状であり、前記第２中空部（４８ａ）を構成する内壁面（４８ｂ）から離間するように前記荷重検出素子（４１）が前記第２中空部（４８ａ）に配置された筒部（４８）と、
前記荷重検出素子（４１）に当接すると共に前記荷重検出素子（４１）の一方の電極として機能し、前記筒部（４８）のうちの一方の開口部（４８ｅ）に固定された台座（４９）と、
前記第２中空部（４８ａ）に前記内壁面（４８ｂ）から離間して配置されると共に、前記荷重検出素子（４１）のうち前記台座（４９）とは反対側に当接し、さらに前記荷重検出素子（４１）の他方の電極として機能する電極部（４４）と、
前記電極部（４４）のうち前記荷重検出素子（４１）とは反対側に当接すると共に、前記台座（４９）との間に位置する前記荷重検出素子（４１）及び前記電極部（４４）に前記所定の予荷重を印加した状態で前記筒部（４８）のうちの他方の開口部（４８ｆ）に固定された絶縁材（５１）と、
を有して構成されており、
前記つば部（４８ｄ）は、前記筒部（４８）の外壁面（４８ｃ）に設けられていることを特徴とする圧力検出装置。

【請求項5】

前記予荷重印加部（４２）は、前記第２中空部（４３ａ、４８ａ、５０ａ）の隙間（４３ｇ）に埋め込まれた埋込部材（４６）を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つ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、燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、燃焼室の燃焼圧を検出する燃焼圧センサが、特許文献１で提案されている。具体的には、燃焼圧センサは、筒状の本体の前端部に設けられたダイヤフラムと、ダイヤフラムと一体的に形成された電極部と、電極部に当接した荷重検出素子と、荷重検出素子のうち電極部とは反対側に当接したリード電極と、を備えている。

【0003】

また、燃焼圧センサは、リード電極のうち荷重検出素子とは反対側に絶縁部を介して設けられたインナーボディ及び予圧ねじを備えている。予圧ネジは、本体の内周面に設けられたネジ部にネジ止めされることで、インナーボディに対して予圧を作用させている。

【0004】

上記の構成により、ダイヤフラムと予圧ネジとの間に位置する電極部、荷重検出素子、リード電極、絶縁部、及びインナーボディに予め予荷重が掛かる。これにより、ダイヤフラムに印加される衝撃によってダイヤフラムと予圧ネジとの間の部品が跳ね上がって破壊されないようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−１９１０５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記従来の技術では、ダイヤフラムは受圧だけでなく予荷重のための支持の機能も担っているので、ダイヤフラムが予荷重に耐えられるようにダイヤフラムを高強度及び高バネ定数とする必要がある。ここで、ダイヤフラムを高感度にするためにはダイヤフラムのバネ定数を小さくする必要がある。このため、圧力検出装置において荷重検出素子に印加する予荷重を保持するための高強度な構成とダイヤフラムの高感度とを両立することができないという問題があった。

【0007】

また、燃焼室で異常燃焼が発生した場合、想定外の衝撃波がダイヤフラムに作用する。そして、ダイヤフラムが破れてしまう場合がある。これにより、荷重検出素子や電極部等が燃焼室に脱落するという可能性があった。

【0008】

本発明は上記点に鑑み、荷重検出素子に予め予荷重を印加した構成を有する圧力検出装置において、荷重検出素子に印加する予荷重を保持するための高強度な構成とダイヤフラムの高感度な構成とを両立し、さらに燃焼室への荷重検出素子の脱落を防止することができる構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置であって、以下の点を特徴としている。

【0010】

印加される荷重を検出する荷重検出素子（４１）と、荷重検出素子（４１）を挟み込むと共に荷重検出素子（４１）に所定の予荷重を印加することで荷重検出素子（４１）に圧接された予荷重印加部（４２）と、を有する予荷重保持部（４０）を備えている。

【0011】

また、燃焼室に配置されると共に予荷重印加部（４２）に当接しており、燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を予荷重印加部（４２）を介して荷重検出素子（４１）に伝達させるダイヤフラム（６０）を備えている。

【0012】

また、第１中空部（３１）を有する中空筒状であり、第１中空部（３１）に予荷重保持部（４０）を収容し、一方の開口端（３４）にダイヤフラム（６０）が固定された胴体部（３０）を備えている。

【0013】

そして、胴体部（３０）は、一方の開口端（３４）とは反対側の他方の開口端（３６）のうちの内壁面（３７）側が一方の開口端（３４）側に凹んだ段差部（３３）を有している。

【0014】

さらに、予荷重保持部（４０）は、胴体部（３０）の内壁面（３７）に対向する外壁面（４３ｅ、４８ｃ、５０ｅ）に、当該外壁面（４３ｅ、４８ｃ、５０ｅ）の一部が突出すると共に段差部（３３）に配置されることで段差部（３３）に接触するつば部（４３ｄ、４８ｄ、５０ｆ）を有していることを特徴とする。
そして、予荷重印加部（４２）は、第２中空部（４３ａ）を有する有底筒状であると共に荷重検出素子（４１）の一方の電極として機能し、第２中空部（４３ａ）を構成する内壁面（４３ｂ）から離間するように荷重検出素子（４１）が第２中空部（４３ａ）の底面（４３ｃ）に配置された有底筒部（４３）と、第２中空部（４３ａ）に内壁面（４３ｂ）から離間して配置されると共に、荷重検出素子（４１）のうち底面（４３ｃ）側とは反対側に当接し、さらに荷重検出素子（４１）の他方の電極として機能する電極部（４４）と、第２中空部（４３ａ）に配置されると共に、電極部（４４）のうち荷重検出素子（４１）側とは反対側に当接した絶縁材（４５）と、絶縁材（４５）のうち電極部（４４）とは反対側に当接すると共に、底面（４３ｃ）との間に位置する荷重検出素子（４１）、電極部（４４）、及び絶縁材（４５）に所定の予荷重を印加した状態で有底筒部（４３）の開口部（４３ｆ）に固定された荷重部（４７）と、を有して構成されており、つば部（４３ｄ）は、有底筒部（４３）の外壁面（４３ｅ）に設けられていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、予荷重印加部（４２）は、第２中空部（４８ａ）を有する中空筒状であり、第２中空部（４８ａ）を構成する内壁面（４８ｂ）から離間するように荷重検出素子（４１）が第２中空部（４８ａ）に配置された筒部（４８）と、荷重検出素子（４１）に当接すると共に荷重検出素子（４１）の一方の電極として機能し、筒部（４８）のうちの一方の開口部（４８ｅ）に固定された台座（４９）と、第２中空部（４８ａ）に内壁面（４８ｂ）から離間して配置されると共に、荷重検出素子（４１）のうち台座（４９）とは反対側に当接し、さらに荷重検出素子（４１）の他方の電極として機能する電極部（４４）と、第２中空部（４８ａ）に配置されると共に、電極部（４４）のうち荷重検出素子（４１）とは反対側に当接した絶縁材（４５）と、絶縁材（４５）のうち電極部（４４）とは反対側に当接すると共に、台座（４９）との間に位置する荷重検出素子（４１）、電極部（４４）、及び絶縁材（４５）に所定の予荷重を印加した状態で筒部（４８）のうちの他方の開口部（４８ｆ）に固定された荷重部（４７）と、を有して構成されており、つば部（４８ｄ）は、筒部（４８）の外壁面（４８ｃ）に設けられていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、予荷重印加部（４２）は、荷重検出素子（４１）に当接すると共に荷重検出素子（４１）の一方の電極として機能する台座（４９）と、荷重検出素子（４１）のうち台座（４９）とは反対側に当接し、さらに荷重検出素子（４１）の他方の電極として機能する電極部（４４）と、電極部（４４）のうち荷重検出素子（４１）とは反対側に当接した絶縁材（４５）と、第２中空部（５０ａ）を有する有底筒状であり、絶縁材（４５）が第２中空部（５０ａ）の底面（５０ｂ）に当接すると共に荷重検出素子（４１）及び電極部（４４）が第２中空部（５０ａ）を構成する内壁面（５０ｃ）から離間して配置され、さらに、台座（４９）との間に位置する荷重検出素子（４１）、電極部（４４）、及び絶縁材（４５）に所定の予荷重を印加した状態で開口部（５０ｄ）が台座（４９）に固定された荷重部（５０）と、を有して構成されており、つば部（５０ｆ）は、荷重部（５０）の外壁面（５０ｅ）に設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、予荷重印加部（４２）は、第２中空部（４８ａ）を有する中空筒状であり、第２中空部（４８ａ）を構成する内壁面（４８ｂ）から離間するように荷重検出素子（４１）が第２中空部（４８ａ）に配置された筒部（４８）と、荷重検出素子（４１）に当接すると共に荷重検出素子（４１）の一方の電極として機能し、筒部（４８）のうちの一方の開口部（４８ｅ）に固定された台座（４９）と、第２中空部（４８ａ）に内壁面（４８ｂ）から離間して配置されると共に、荷重検出素子（４１）のうち台座（４９）とは反対側に当接し、さらに荷重検出素子（４１）の他方の電極として機能する電極部（４４）と、電極部（４４）のうち荷重検出素子（４１）とは反対側に当接すると共に、台座（４９）との間に位置する荷重検出素子（４１）及び電極部（４４）に所定の予荷重を印加した状態で筒部（４８）のうちの他方の開口部（４８ｆ）に固定された絶縁材（５１）と、を有して構成されており、つば部（４８ｄ）は、筒部（４８）の外壁面（４８ｃ）に設けられていることを特徴とする。

【0015】

これによると、荷重検出素子（４１）に予荷重を印加する予荷重保持部（４０）と、圧力を受圧するダイヤフラム（６０）と、が分離されているので、ダイヤフラム（６０）に荷重検出素子（４１）に予荷重を与えるための性能を持たせる必要がない。すなわち、ダイヤフラム（６０）を高強度にするためにダイヤフラム（６０）のバネ定数を大きくする必要がない。このため、荷重検出素子（４１）に印加する予荷重を保持するために予荷重印加部（４２）を高強度な構成とすることができる。一方、ダイヤフラム（６０）のバネ定数を小さくすることができるので、ダイヤフラム（６０）を高感度に構成することができる。したがって、荷重検出素子（４１）に印加する予荷重を保持するための高強度な構成とダイヤフラム（６０）の高感度な構成とを両立することができる。

【0016】

また、予荷重保持部（４０）に設けられたつば部（４３ｄ、４８ｄ、５０ｆ）が胴体部（３０）の段差部（３３）に引っ掛かるので、ダイヤフラム（６０）が破れたとしても予荷重保持部（４０）が燃焼室に脱落することを防止することができる。

【0017】

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置の一部断面図である。

【図2】圧力検出装置の製造工程のうちのエージング工程を示した図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る圧力検出装置の一部断面図である。

【図4】本発明の第３実施形態に係る圧力検出装置の一部断面図である。

【図5】本発明の第４実施形態に係る圧力検出装置の一部断面図である。

【図6】本発明の第５実施形態に係る圧力検出装置の一部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

【0020】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る圧力検出装置は、燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、燃焼室の燃焼圧を検出する装置である。燃焼機構は、例えば車両に搭載されたエンジンである。そして、図１に示されるように、圧力検出装置１０は、ハウジング２０、胴体部３０、予荷重保持部４０、及びダイヤフラム６０を備えて構成されている。

【0021】

ハウジング２０は、圧力検出装置１０の外観をなす棒状の部品である。ハウジング２０は例えば金属材料で形成されている。ハウジング２０は、燃焼室側に設けられた凹部２１と、この凹部２１の繋がる貫通孔２２と、を有している。さらに、ハウジング２０は側壁に形成されたネジ部２３を有しており、このネジ部２３を介してエンジンブロックにネジ止めされる。なお、ハウジング２０のうち凹部２１とは反対側に図示しない回路基板やコネクタ等の部品が設けられている。

【0022】

胴体部３０は、予荷重保持部４０を収容する中空筒状の部品である。胴体部３０は中空部３１を有し、この中空部３１に予荷重保持部４０を収容している。

【0023】

また、胴体部３０は、第１段差部３２及び第２段差部３３を有している。第１段差部３２は、胴体部３０の一方の開口端３４のうちの外壁面３５側が他方の開口端３６側に凹んだ部分である。この第１段差部３２にはダイヤフラム６０が溶接等で接合されている。

【0024】

第２段差部３３は、一方の開口端３４とは反対側の他方の開口端３６のうちの内壁面３７側が一方の開口端３４側に凹んだ部分である。言い換えると、胴体部３０の内壁面３７のうちの他方の開口端３６側が胴体部３０の外壁面３５側に凹んだ部分である。また、第２段差部３３は胴体部３０のうち第２段差部３３の内径が、内壁面３７による内径よりも大きくなった部分であると言える。

【0025】

さらに、胴体部３０は、外壁面３５に当該外壁面３５の一部が突出した突出部３８を有している。突出部３８は、ハウジング２０の開口端２４に溶接等で接合された部分である。これにより、胴体部３０のうちの他方の開口端３６側がハウジング２０の凹部２１に配置されていると共に、一方の開口端３４側がハウジング２０から突出している。

【0026】

予荷重保持部４０は、ダイヤフラム６０から分離された部品であると共に、ダイヤフラム６０から伝わる荷重の大きさを検出するように構成されている。このような予荷重保持部４０は、荷重検出素子４１及び予荷重印加部４２を有している。

【0027】

荷重検出素子４１は、印加される荷重を検出するための板状の素子である。具体的に、荷重検出素子４１は、荷重が印加されることで荷重の大きさに応じた電荷を発生させるものであり、例えば圧電体で構成されている。したがって、荷重検出素子４１は、印加された荷重の大きさを例えば電圧に変換して出力する。

【0028】

なお、荷重検出素子４１は、ハウジング２０の中心軸方向に電荷を発生させるように構成されていても良い。一方、荷重検出素子４１は、ハウジング２０の中心軸方向に垂直な方向に電荷を発生させるように構成されていても良い。

【0029】

予荷重印加部４２は、荷重検出素子４１を挟み込むと共に荷重検出素子４１に所定の予荷重を印加することで荷重検出素子４１に圧接された構造を有する。具体的に、予荷重印加部４２は、有底筒部４３、電極部４４、絶縁材４５、埋込部材４６、及び荷重部４７を有している。

【0030】

有底筒部４３は、中空部４３ａを有する有底筒状の部品である。また、有底筒部４３は、荷重検出素子４１の一方の電極として機能する。有底筒部４３は、中空部４３ａを構成する内壁面４３ｂから離間するように荷重検出素子４１を中空部４３ａの底面４３ｃに配置させている。有底筒部４３は、例えばＳＵＳ６３０やＳＵＨ６６０等の金属材料によって形成されている。

【0031】

さらに、有底筒部４３は、つば部４３ｄを有している。つば部４３ｄは、有底筒部４３において胴体部３０の内壁面３７に対向する外壁面４３ｅの一部が突出した部分である。すなわち、つば部４３ｄは、予荷重保持部４０の外壁面に設けられていると言える。これにより、有底筒部４３の最大外径部が胴体部３０の最小内径部よりも大きくなっている。

【0032】

また、つば部４３ｄは、有底筒部４３の開口部４３ｆ側に設けられていると共に、第２段差部３３に配置されることで第２段差部３３に接触している。つば部４３ｄは、溶接やネジ等の方法によって第２段差部３３に接触している。

【0033】

さらに、本実施形態では、つば部４３ｄは有底筒部４３の外壁面４３ｅを一周するように連続して設けられている。なお、つば部４３ｄは有底筒部４３の外壁面４３ｅに断続的に設けられていても良い。

【0034】

電極部４４は、有底筒部４３の中空部４３ａに壁面４３ｂから離間して配置されていると共に、荷重検出素子４１の他方の電極として機能する部品である。また、電極部４４は、荷重検出素子４１のうち有底筒部４３の底面４３ｃ側とは反対側に当接している。これにより、電極部４４は有底筒部４３の一部と共に荷重検出素子４１を挟んでいる。さらに、電極部４４は、荷重検出素子４１側とは反対側に荷重検出素子４１の信号を外部に出力するためのターミナル４４ａを有している。

【0035】

絶縁材４５は、有底筒部４３の中空部４３ａに配置されていると共に、電極部４４と荷重部４７とを絶縁するためのリング状の部品である。絶縁材４５は、電極部４４のうち荷重検出素子４１側とは反対側に当接している。絶縁材４５は、例えばアルミナ等のセラミックスで形成されている。絶縁材４５の中空部分には電極部４４のターミナル４４ａが通されている。

【0036】

埋込部材４６は、荷重検出素子４１、電極部４４、及び絶縁材４５と有底筒部４３の壁面４３ｂとを絶縁するための部品である。埋込部材４６は、有底筒部４３の中空部４３ａの隙間４３ｇに埋め込まれている。ここで、隙間４３ｇは、中空部４３ａのうち有底筒部４３の壁面４３ｂと荷重検出素子４１、電極部４４、及び絶縁材４５との間の空間である。埋込部材４６として、樹脂等の絶縁材料が採用される。これにより、埋込部材４６によって荷重検出素子４１や電極部４４と壁面４３ｂとの絶縁性を確保することができる。

【0037】

荷重部４７は、絶縁材４５のうち電極部４４とは反対側に当接した部品である。荷重部４７は有底筒部４３の中心軸に平行な方向の断面が凸形状をなしている。そして、荷重部４７は、有底筒部４３の中心軸に垂直な方向において幅が狭い凸部分が絶縁材４５に接触している。また、荷重部４７は有底筒部４３の中心軸に沿って設けられた貫通孔４７ａを有している。この貫通孔４７ａに電極部４４のターミナル４４ａの先端部が位置する。

【0038】

さらに、荷重部４７は、有底筒部４３の底面４３ｃとの間に位置する荷重検出素子４１、電極部４４、及び絶縁材４５に所定の予荷重を印加した状態で有底筒部４３の開口部４３ｆに溶接によって固定されている。所定の予荷重は、例えば１５０Ｎ以上である。このように所定の予荷重を印加する目的の１つは、燃焼室は正圧だけでなく負圧も発生するため、予荷重印加部４２に負圧が作用しても荷重検出素子４１が有底筒部４３または電極部４４から浮き上がって計測不能になることを避けるためである。もう１つの目的は、エンジンで異常燃焼が生じると衝撃波が発生するので、この衝撃波によって荷重検出素子４１が浮き上がって有底筒部４３の底部分や電極部４４に衝突することにより破損してしまうことを防止するためである。

【0039】

ここで、予荷重印加部４２のうち、有底筒部４３、電極部４４、及び荷重部４７は、例えば同じ金属材料で形成されている。圧力検出装置１０は高温に晒されることになるため、各部品の熱膨張率に差を生じさせないようにするべく、各部品が同じ金属材料で形成されていることが好ましい。また、予荷重印加部４２は高耐圧性や高ヤング率（硬い）であることも要求される。このようなことから、有底筒部４３、電極部４４、及び荷重部４７は、例えばＳＵＳ６３０で形成されている。なお、ＳＵＨ６６０等の他の金属材料が用いられても良い。

【0040】

そして、予荷重印加部４２は、胴体部３０の内壁面３７に対してクリアランスを持って胴体部３０の中空部３１に配置されている。つまり、予荷重印加部４２は胴体部３０に対して圧入されていない。

【0041】

ダイヤフラム６０は、燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を予荷重印加部４２を介して荷重検出素子４１に伝達させる部品である。ダイヤフラム６０は中央部が予荷重印加部４２の有底筒部４３に当接していると共に、外縁部が胴体部３０の第１段差部３２に接合されている。

【0042】

上記の構成において、ハウジング２０の貫通孔２２に信号線７０が通されている。信号線７０の一端は荷重部４７の貫通孔４７ａに配置されると共に電極部４４のターミナル４４ａと電気的に接続されている。また、信号線７０の一部は荷重部４７の貫通孔４７ａに設けられた絶縁部４７ｂによって荷重部４７に固定されている。信号線７０の他端はハウジング２０に設けられた図示しないコネクタ部に電気的に接続されている。

【0043】

そして、予荷重保持部４０が胴体部３０の中空部３１に収容されると、有底筒部４３のつば部４３ｄが胴体部３０の第２段差部３３に接触する。これにより、有底筒部４３は胴体部３０及びハウジング２０を介してエンジンブロックと同じ電位に固定される。エンジンブロックの電位は例えば接地電位である。

【0044】

以上が、本実施形態に係る圧力検出装置１０の全体構成である。上記の構成によると、燃焼室で発生した衝撃がダイヤフラム６０に印加される。これにより、ダイヤフラム６０の衝撃が有底筒部４３を介して荷重検出素子４１に伝わる。荷重検出素子４１は印加された荷重の大きさに応じて電荷を発生させる。これにより、有底筒部４３と電極部４４との間の電圧が変化する。したがって、当該電圧の変化が信号線７０を介して外部に出力される。

【0045】

次に、圧力検出装置１０の製造方法について説明する。まず、エージング工程を行う。具体的には、図２に示されるように、荷重検出素子４１、有底筒部４３、電極部４４、絶縁材４５、及び荷重部４７を用意する。そして、固定治具８０に有底筒部４３を乗せると共に、有底筒部４３の中空部４３ａに荷重検出素子４１、電極部４４、絶縁材４５を順に収容する。

【0046】

続いて、荷重部４７の上に荷重治具８１を乗せて荷重を掛ける。これにより、荷重治具８１を固定治具８０側に押し込む。具体的には、燃焼室に発生するであろう衝撃に基づく荷重よりも高い荷重を予荷重印加部４２に印加した状態で予荷重印加部４２を荷重検出素子４１に圧接する。

【0047】

ここで、荷重部４７と有底筒部４３の底部分との間に位置する荷重検出素子４１、電極部４４、及び絶縁材４５に印加される所定の予荷重が１５０Ｎ以上となるように、予荷重印加部４２に荷重を印加した状態で、荷重検出素子４１と予荷重印加部４２とを一体化する。すなわち、バネ定数比によるスプリングバックを考慮して有底筒部４３の開口部４３ｆと荷重部４７とを溶接で固定する。

【0048】

これにより、実使用時よりも高い荷重が予荷重保持部４０に予め印加されるので、充分なエージングを行うことができる。さらに、予荷重保持部４０とダイヤフラム６０とが分離された構成であるので、予荷重保持部４０を製造する際に予荷重保持部４０に高い荷重を印加できるという利点もある。

【0049】

この後、電極部４４のターミナル４４ａに信号線７０を接続して絶縁部４７ｂを設ける。また、予荷重保持部４０を胴体部３０の中空部３１に収容し、つば部４３ｄと第２段差部３３とを固定する。そして、胴体部３０の第１段差部３２にダイヤフラム６０を溶接する。さらに、信号線７０をハウジング２０の貫通孔２２に通しつつ、ハウジング２０に胴体部３０の突出部３８を接合する。また、信号線７０をハウジング２０のコネクタ部に接続する。こうして、圧力検出装置１０が完成する。

【0050】

以上説明したように、本実施形態では、圧力検出装置１０は、荷重検出素子４１に予荷重を印加する予荷重保持部４０と、圧力を受圧するダイヤフラム６０と、が分離された構造を備えていることが特徴となっている。このように、予荷重が印加される部分と圧力が印加される部分とが分離されているので、ダイヤフラム６０を高強度にするためにダイヤフラム６０のバネ定数を大きくしなくても良いという利点がある。すなわち、ダイヤフラム６０のバネ定数を小さくすることができるので、ダイヤフラム６０を高感度に構成することができる。これに対し、荷重検出素子４１に印加する予荷重を保持するために予荷重印加部４２を高強度な構成とすることができる。本実施形態では、有底筒部４３の電極部分と筒部分とが予め一体化されているので予荷重保持部４０を高強度に構成することができる。したがって、圧力検出装置１０において高強度と高感度との両立を図ることができる。

【0051】

特に、ダイヤフラム６０に負圧が作用して荷重検出素子４１が有底筒部４３や電極部４４から浮き上がって計測不能になることを避けることができる。もちろん、正圧だけでなく負圧も計測可能となる。また、エンジンでプレイグニッションのような異常燃焼が生じた際のノッキングで発生する衝撃波によって荷重検出素子４１が浮き上がって電極部４４等に衝突すると破損に至ることがある。しかしながら、予荷重保持部４０は高い予荷重を保持しているので、この衝撃波による荷重検出素子４１の浮き上がりを防止できる。

【0052】

また、予荷重保持部４０に設けられたつば部４３ｄが胴体部３０の第２段差部３３に引っ掛かる構造になっている。このため、異常燃焼時に、想定外の衝撃波がダイヤフラム６０に作用して、万が一、ダイヤフラム６０が破れたとしても、予荷重保持部４０が燃焼室に脱落することを防止することができる。

【0053】

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、胴体部３０の中空部３１が特許請求の範囲の「第１中空部」に対応し、胴体部３０の第２段差部３３が特許請求の範囲の「段差部」に対応する。また、有底筒部４３の中空部４３ａが特許請求の範囲の「第２中空部」に対応し、有底筒部４３の外壁面４３ｅが特許請求の範囲の「予荷重保持部の外壁面」に対応する。

【0054】

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図３に示されるように、予荷重印加部４２は、筒部４８、台座４９、電極部４４、絶縁材４５、埋込部材４６、及び荷重部４７を有して構成されている。このうち、電極部４４、絶縁材４５、埋込部材４６、及び荷重部４７は第１実施形態で示されたものと同じである。

【0055】

筒部４８は、中空部４８ａを有する中空筒状の部品である。筒部４８は、中空部４８ａを構成する内壁面４８ｂから離間するように荷重検出素子４１を中空部４８ａに収容している。また、筒部４８は当該筒部４８の外壁面４８ｃにつば部４８ｄを有している。つば部４８ｄは、胴体部３０の第２段差部３３に配置されている。

【0056】

台座４９は、筒部４８のうちの一方の開口部４８ｅに固定された板状の部品である。また、台座４９は、荷重検出素子４１に当接すると共に荷重検出素子４１の一方の電極として機能する。すなわち、台座４９は、荷重検出素子４１の保持と電極との両方を兼ねている。そして、台座４９は筒部４８の内径と同じサイズであり、筒部４８の一方の開口部４８ｅのうちの開口端付近で溶接によって筒部４８に固定されている。

【0057】

電極部４４は、筒部４８の中空部４８ａに内壁面４８ｂから離間して配置されている。また、電極部４４は、荷重検出素子４１のうち台座４９とは反対側に当接している。絶縁材４５は、筒部４８の中空部４８ａに配置されている。また、絶縁材４５は電極部４４のうち荷重検出素子４１とは反対側に当接している。

【0058】

荷重部４７は、絶縁材４５のうち電極部４４とは反対側に当接している。また、荷重部４７は、台座４９との間に位置する荷重検出素子４１、電極部４４、及び絶縁材４５に所定の予荷重を印加した状態で筒部４８のうちの他方の開口部４８ｆに固定されている。

【0059】

以上のように、筒部４８と台座４９とを分離した構造とすることもできる。このような構造によると、予荷重保持部４０を製造しやすいというメリットがある。また、予荷重保持部４０の構成が筒部４８と台座４９とに分離しているので、台座４９の端面の加工精度（面粗度、平面度）の確保が容易になる。

【0060】

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、筒部４８の中空部４８ａが特許請求の範囲の「第２中空部」に対応し、筒部４８の外壁面４８ｃが特許請求の範囲の「予荷重保持部の外壁面」に対応する。

【0061】

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図４に示されるように、予荷重印加部４２は、台座４９、電極部４４、絶縁材４５、及び荷重部５０を有して構成されている。このうち、電極部４４及び絶縁材４５は第１実施形態で示されたものと同じであり、台座４９は第２実施形態で示されたものと同じである。

【0062】

荷重部５０は、中空部５０ａを有する有底筒状の部品である。また、荷重部５０は、絶縁材４５が中空部５０ａの底面５０ｂに当接すると共に荷重検出素子４１及び電極部４４が中空部５０ａを構成する内壁面５０ｃから離間して配置されている。さらに、荷重部５０は、台座４９との間に位置する荷重検出素子４１、電極部４４、及び絶縁材４５に所定の予荷重を印加した状態で開口部５０ｄが台座４９に溶接で固定されている。そして、本実施形態では、荷重部５０が当該荷重部５０の外壁面５０ｅにつば部５０ｆを有している。

【0063】

以上のように、荷重部５０に荷重検出素子４１等を収容する容器としての機能を持たせることができる。このような構造によると、荷重印加部分と筒部分とが予め一体化されているので予荷重保持部４０を高強度に構成することができる。なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、荷重部５０の中空部５０ａが特許請求の範囲の「第２中空部」に対応し、荷重部５０の外壁面５０ｅが特許請求の範囲の「予荷重保持部の外壁面」に対応する。

【0064】

（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。図５に示されるように、予荷重印加部４２は、筒部４８、台座４９、電極部４４、及び絶縁材５１を有して構成されている。

【0065】

本実施形態では、絶縁材５１は、電極部４４のうち荷重検出素子４１とは反対側に当接すると共に、台座４９との間に位置する荷重検出素子４１及び電極部４４に所定の予荷重を印加した状態で筒部４８のうちの他方の開口部４８ｆに接着剤等で固定されている。なお、絶縁材５１が溶接可能な材料で形成されている場合、絶縁材５１は筒部４８に溶接で固定されていても良い。

【0066】

さらに、絶縁材５１は、筒部４８の中心軸に沿って設けられた貫通孔５１ａを有している。信号線７０はこの貫通孔５１ａにおいて電極部４４のターミナル４４ａに電気的に接続される。

【0067】

以上のように、予荷重印加部４２は、台座４９と絶縁材５１とによって荷重検出素子４１に所定の予荷重を印加する構造とすることもできる。

【0068】

（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図６に示されるように、本実施形態では、胴体部３０とダイヤフラム６０とは別体ではなく１つの有底筒状の部材から構成されている。したがって、有底筒状の部材の筒部分が胴体部３０として構成されていると共に、当該有底筒状の部材の底部分がダイヤフラム６０として構成されている。このように、胴体部３０とダイヤフラム６０とが一体的に繋がった部品として構成されていても良い。

【0069】

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された圧力検出装置１０の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、ハウジング２０の構成は一例であり、他の構成としても良い。また、予荷重印加部４２を構成する材料は、全て同じ材料で構成されていなくても良い。

【0070】

また、上記各実施形態で示された埋込部材４６は必須のものではなく、設けられていなくても良い。さらに、第５実施形態で示された構造を、第２〜第４実施形態で示された構造に適用しても良い。

【符号の説明】

【0071】

３０ 胴体部
３１ 中空部（第１中空部）
３３ 段差部
３４、３６ 開口端
３７ 内壁面
４０ 予荷重保持部
４１ 荷重検出素子
４２ 予荷重印加部
４３ｄ つば部
４３ｅ 外壁面
６０ ダイヤフラム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】