特許 6855367 筒内圧センサ

(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】6855367

(24)【登録日】2021年3月19日

(45)【発行日】2021年4月7日

(54)【発明の名称】筒内圧センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 23/26 20060101AFI20210329BHJP

   G01L 23/10 20060101ALI20210329BHJP

【ＦＩ】

   G01L23/26

   G01L23/10

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-242513(P2017-242513)

(22)【出願日】2017年12月19日

(65)【公開番号】特開2019-109145(P2019-109145A)

(43)【公開日】2019年7月4日

【審査請求日】2019年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000534

【氏名又は名称】特許業務法人しんめいセンチュリー

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 浩貴

(72)【発明者】

【氏名】笠原 大輔

【審査官】 大森 努

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０４８１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１１４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４９５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０５−５０１３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１８１１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２００５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−０３５２４３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４７１１１２９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５４４７０７１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８８３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１５２４２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５６−０１４１３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ７／００−２３／３２，２７／００−２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端側から後端側へと軸線方向に延びる筒状の筐体と、
前記筐体の先端側の開口を塞ぎ、先端側から受けた圧力に応じて撓むダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに接続され、前記ダイヤフラムの撓みの量に応じて軸線方向に変位する受圧ロッドと、
前記受圧ロッドの変位を検知する検知素子と、を備える筒内圧センサであって、
前記ダイヤフラムと前記受圧ロッドとは一体形成されており、
前記ダイヤフラムは、前記筐体の内周面に接触する圧入部を備え、
前記圧入部は、自身の外径が先端側から後端側に向かって縮径し、
前記筐体は、自身の内径が先端側から後端側に向かって縮径する縮内径部を備え、
前記圧入部は、前記縮内径部における前記筐体の内周面に接触している筒内圧センサ。

【請求項2】

先端側から後端側へと軸線方向に延びる筒状の筐体と、
前記筐体の先端側の開口を塞ぎ、先端側から受けた圧力に応じて撓むダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに接続され、前記ダイヤフラムの撓みの量に応じて軸線方向に変位する受圧ロッドと、
前記受圧ロッドの変位を検知する検知素子と、を備える筒内圧センサであって、
前記ダイヤフラムと前記筐体とは一体形成されており、
前記ダイヤフラムは、後端面から先端側に穴が形成され、
前記受圧ロッドは、前記ダイヤフラムの内周面に接触する圧入部を備える筒内圧センサ。

【請求項3】

前記圧入部は、自身の外径が先端側から後端側に向かって拡径し、
前記ダイヤフラムは、自身の内径が先端側から後端側に向かって拡径する拡内径部を備え、
前記圧入部は、前記拡内径部における前記ダイヤフラムの内周面に接触している請求項２記載の筒内圧センサ。

【請求項4】

前記受圧ロッドの先端は、軸線方向において、前記筐体の先端と同じ位置または前記筐体の前記先端よりも後端側に存在する請求項１から３のいずれかに記載の筒内圧センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は内燃機関の燃焼室内の圧力を検知する筒内圧センサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

内燃機関に装着される筒内圧センサとして、軸線方向へ延びる筒状の筐体と、筐体に溶接され筐体の開口を塞ぐダイヤフラムと、ダイヤフラムの撓みの量に応じて軸線方向に変位する受圧ロッドと、受圧ロッドの変位を検知する検知素子と、を備えるものが知られている（特許文献１）。特許文献１に開示された技術では、ダイヤフラムの先端側の面に受熱部が接続されている。受熱部は燃焼ガスの熱をダイヤフラムへ伝え難くするので、ダイヤフラムの熱膨張を抑制する。その結果、筒内圧力に応じたダイヤフラムの撓みによる荷重以外の、ダイヤフラムの熱膨張による荷重を検知素子へ入力し難くできるので、圧力の検知精度を向上できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−４０５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、上記技術に対して、圧力の検知精度のさらなる向上が求められている。

【0005】

本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、圧力の検知精度を向上できる筒内圧センサを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的を達成するために本発明の筒内圧センサは、先端側から後端側へと軸線方向に延びる筒状の筐体と、筐体の先端側の開口を塞ぎ、先端側から受けた圧力に応じて撓むダイヤフラムと、ダイヤフラムに接続され、ダイヤフラムの撓みの量に応じて軸線方向に変位する受圧ロッドと、受圧ロッドの変位を検知する検知素子と、を備えている。ダイヤフラムと受圧ロッドとは一体形成されており、ダイヤフラムは筐体の内周面に接触する圧入部を備えている。

【0007】

また、本発明の筒内圧センサは、先端側から後端側へと軸線方向に延びる筒状の筐体と、筐体の先端側の開口を塞ぎ、先端側から受けた圧力に応じて撓むダイヤフラムと、ダイヤフラムに接続され、ダイヤフラムの撓みの量に応じて軸線方向に変位する受圧ロッドと、受圧ロッドの変位を検知する検知素子と、を備えている。ダイヤフラムと筐体とは一体形成されており、ダイヤフラムは後端面から先端側に穴が形成され、受圧ロッドはダイヤフラムの内周面に接触する圧入部を備えている。

【発明の効果】

【0008】

請求項１記載の筒内圧センサによれば、受圧ロッドと一体形成されたダイヤフラムが圧入によって筐体の内周面に接合されるので、筐体にダイヤフラムが溶接される場合に比べて、燃焼ガスの熱を受けてダイヤフラムが熱膨張するときに、ダイヤフラムの圧入部を筐体が拘束し難くできる。その結果、筐体の拘束によるダイヤフラムの応力を小さくできるので、筒内圧力に応じたダイヤフラムの撓みによる荷重以外の、ダイヤフラムの熱膨張による荷重を検知素子へ入力し難くできる。よって、圧力の検知精度を向上できる。
筐体は自身の内径が先端側から後端側に向かって縮径する縮内径部を備え、圧入部は自身の外径が先端側から後端側に向かって縮径する。圧入部は縮内径部における筐体の内周面に接触しているので、ダイヤフラムが熱膨張するときに、筐体にダイヤフラムの圧入部をより拘束させ難くできる。よって圧力の検知精度をさらに向上できる。

【0009】

請求項２記載の筒内圧センサによれば、筐体と一体形成されたダイヤフラムは、後端面から先端側に穴が形成され、受圧ロッドが圧入によってダイヤフラムの内周面に接合される。そのため、受圧ロッドがダイヤフラムに溶接される場合に比べて、燃焼ガスの熱を受けてダイヤフラムが熱膨張するときに、受圧ロッドの圧入部がダイヤフラムを拘束し難くできる。その結果、受圧ロッドの拘束によるダイヤフラムの応力を小さくできるので、筒内圧力に応じたダイヤフラムの撓みによる荷重以外の、ダイヤフラムの熱膨張による荷重を検知素子へ入力し難くできる。よって、圧力の検知精度を向上できる。

【0010】

【0011】

請求項３記載の筒内圧センサによれば、ダイヤフラムは自身の内径が先端側から後端側に向かって拡径する拡内径部を備え、圧入部は自身の外径が先端側から後端側に向かって拡径する。圧入部は拡内径部におけるダイヤフラムの内周面に接触しているので、ダイヤフラムが熱膨張するときに、ダイヤフラムに受圧ロッドの圧入部をより拘束させ難くできる。よって、請求項２の効果に加え、圧力の検知精度をさらに向上できる。

【0012】

請求項４記載の筒内圧センサによれば、受圧ロッドの先端は、軸線方向において、筐体の先端と同じ位置または筐体の先端よりも後端側に存在する。これにより、受圧ロッドが燃焼ガスの熱影響を受け難くできるので、受圧ロッドから検知素子への熱伝導による検知素子の温度上昇を抑制できる。その結果、請求項１から３のいずれかの効果に加え、検知素子の温度上昇に伴う検知精度の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施の形態における筒内圧センサの先端側の断面図である。

【図2】図１のＩＩで示す部分を図示した筒内圧センサの部分拡大図である。

【図3】（ａ）は第２実施の形態における筒内圧センサの断面図であり、（ｂ）は第３実施の形態における筒内圧センサの断面図であり、（ｃ）は第４実施の形態における筒内圧センサの断面図である。

【図4】第５実施の形態における筒内圧センサの先端側の断面図である。

【図5】図４のＶで示す部分を図示した筒内圧センサの部分拡大図である。

【図6】第６実施の形態における筒内圧センサの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施の形態における筒内圧センサ１０の軸線Ｏを含む先端側の断面図であり、図２は図１のＩＩで示す部分を拡大して図示した筒内圧センサ１０の部分拡大図である。図１及び図２では、紙面下側を筒内圧センサ１０の先端側、紙面上側を筒内圧センサ１０の後端側という（図３から図６においても同じ）。図１では、筒内圧センサ１０の後端側の図示が省略されている。図１に示すように筒内圧センサ１０は、筐体２０、ダイヤフラム２３、受圧ロッド３０及びセンサ部４０を備えている。

【0015】

筐体２０は、耐熱性や耐ガス性のある金属材料（例えばステンレス鋼等）によって形成された円筒状の部材である。本実施の形態では、軸線Ｏ方向の後端側から先端側へ順に第１部２１及び第２部２２が接合され、筐体２０が形成される。

【0016】

第１部２１は、後端側の外周面におねじ及び工具係合部（いずれも図示せず）が設けられる円筒状の部材である。第１部２１のおねじは、筒内圧センサ１０を内燃機関（図示せず）のねじ穴に係合する部位である。工具係合部は、内燃機関のねじ穴におねじを締め付けるときに、レンチ等の工具を係合させる部位である。

【0017】

第２部２２は、後端側の内周面にめねじが形成される円筒状の部材である。第２部２２の内側にセンサ部４０が配置される。第２部２２の先端２２ａ側の内周面からダイヤフラム２３が径方向の内側へ突出する。ダイヤフラム２３は円環状の膜であり、第２部２２の内周面の全周に亘って設けられている。本実施の形態では、第２部２２及びダイヤフラム２３は、ステンレス鋼などの金属材料を用いて、例えば鍛造や切削などによって一体に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、第２部２２とダイヤフラム２３とを別々に形成した後、溶接等によって第２部２２とダイヤフラム２３とを一体化することは当然可能である。

【0018】

図２に示すようにダイヤフラム２３は、ダイヤフラム２３の後端面２４から先端面２５にかけて、中心に穴が形成されている。ダイヤフラム２３に穴が形成されることにより、ダイヤフラム２３の内径が先端側から後端側に向かって拡径する円錐面状の拡内径部２６が、ダイヤフラム２３の内周面に設けられている。

【0019】

受圧ロッド３０は、第２部２２の内側に配置される円柱状の部材である。受圧ロッド３０は通電経路の一部としても利用されるので、導電性を有する金属製である。受圧ロッド３０は、自身の先端面３１がダイヤフラム２３に覆われないで露出する。本実施の形態では、受圧ロッド３０の先端面３１は、軸線Ｏ方向において、筐体２０（第２部２２）の先端２２ａと同じ位置に存在する。

【0020】

受圧ロッド３０の圧入部３２は、ダイヤフラム２３の拡内径部２６に圧入される。圧入部３２は、先端面３１に隣接する円錐面状の部位であり、後端側から先端側へ向かって縮径する。圧入部３２が拡内径部２６に圧入され圧入部３２が拡内径部２６に接合されることにより、ダイヤフラム２３に対する受圧ロッド３０の気密性を確保できる。なお、圧入部３２を通る平面であって軸線Ｏと垂直な平面（切断面）で筒内圧センサ１０を切断した断面において、圧入部３２の全周が拡内径部２６（ダイヤフラム２３の内周面）に接触している。

【0021】

図２に示すように、圧入部３２が拡内径部２６（図１参照）に圧入されることにより、圧入部３２及び拡内径部２６の少なくとも一方に塑性変形や弾性変形が生じる。拡内径部２６に圧入された圧入部３２は、拡内径部２６から径方向の内側へ向かう反力を受ける。その反力に応じた摩擦力により、圧入部３２は拡内径部２６に保持（接合）される。本実施の形態では、圧入部３２の軸線Ｏに対する角度θ１は拡内径部２６の軸線Ｏに対する角度θ２よりも大きい。その結果、圧入部３２のうちの後端側の部分を主に拡内径部２６に密着させることができるので、圧入部３２による気密性を向上できる。ダイヤフラム２３の拡内径部２６に圧入部３２が接合した受圧ロッド３０は、筒内圧力に応じたダイヤフラム２３の撓みの量に応じて軸線Ｏ方向に変位する。

【0022】

図１に戻って説明する。センサ部４０は、受圧ロッド３０の軸線Ｏ方向の後端側に配置されており、受圧ロッド３０とボルト５０との間に挟まれている。ボルト５０は軸線Ｏ方向に貫通穴が形成された金属製の部材であり、第２部２２に螺合されている。ボルト５０は、センサ部４０に軸線Ｏ方向の予荷重を与える部材である。第１部２１の内部に配置されたケーブル５１は、センサ部４０の出力に基づいて圧力を検出する電気回路（図示せず）に接続されている。

【0023】

センサ部４０は、軸線Ｏ方向の先端側から後端側へ順に、押さえ板４４、電極４２、検知素子４１、電極４３、端子部４５、押さえ板４６及び絶縁板４７が積層されている。電極４３と電気的に接続した端子部４５は、筐体２０と絶縁されている。端子部４５の一部は、ボルト５０の貫通穴の内側に進入し、ケーブル５１の内部導体５２に接続されている。内部導体５２と絶縁されたケーブル５１の外部導体５３（シールド）はボルト５０に接続されている。電極４２は、押さえ板４４、受圧ロッド３０及びダイヤフラム２３を通じて第２部２２（筐体２０）と電気的に接続されている。

【0024】

検知素子４１は、受圧ロッド３０を通じて伝達された荷重に応じて出力値を発生する。検知素子４１は、荷重に応じた出力値（例えば電気信号）を、電極４２，４３及び端子部４５を通じて出力する。ケーブル５１を通して電気回路（図示せず）に出力された電気信号に基づいて、受圧ロッド３０の変位、即ち筒内圧力を検出できる。本実施の形態では、検知素子４１は、ピエゾ抵抗効果を利用する圧電素子（半導体圧力センサ）が用いられている。

【0025】

筒内圧センサ１０は、例えば以下のような方法によって製造される。まず、第２部２２の後端側から第２部２２の内側に受圧ロッド３０を挿入した後、受圧ロッド３０の圧入部３２をダイヤフラム２３の内周面（拡内径部２６）へ圧入する。これにより、受圧ロッド３０はダイヤフラム２３に保持される。

【0026】

次に、第２部２２に後端側からセンサ部４０を挿入した後、第２部２２に後端側からボルト５０を螺合し、ボルト５０と受圧ロッド３０との間にセンサ部４０を配置する。次いで、第２部２２に対してボルト５０を回転し、センサ部４０に軸線Ｏ方向の圧縮荷重を加える。

【0027】

端子部４５及びボルト５０にケーブル５１を接続した後、ケーブル５１を第１部２１に挿入する。第１部２１と第２部２２とを溶接した後、第１部２１の内部に、軟化したゴムや合成樹脂などの絶縁体（図示せず）を注入する。注入した絶縁体が硬化すると、防水性および防振性を確保した筒内圧センサ１０が得られる。

【0028】

筒内圧センサ１０は、ダイヤフラム２３の拡内径部２６に圧入部３２が接合された受圧ロッド３０が、ダイヤフラム２３が受けた筒内圧力に応じて軸線Ｏ方向に変位する。そうすると、その変位に基づいて検知素子４１に圧縮力が加わり、ピエゾ抵抗効果によって検知素子４１の抵抗値が変化する。筒内圧センサ１０の検知素子４１の通電経路を定電流回路にすれば、筒内圧力に応じて通電経路の電圧値が変化する。必要な処理を行うことにより、筒内圧力を検知できる。

【0029】

このときに高温の燃焼ガスによってダイヤフラム２３が熱膨張すると、径方向の内側へダイヤフラム２３が伸び、その反力でダイヤフラム２３は内周側が先端側（図１下側）へ反り返ろうとする。このときのダイヤフラム２３は受圧ロッド３０の圧入部３２に軸線Ｏ方向の先端側（図１下側）への力を与え得る。この力は、筒内圧力に応じた受圧ロッド３０の後端側への変位を相殺し、圧力の検知精度を低下させる原因となる。

【0030】

しかし、ダイヤフラム２３の拡内径部２６に圧入された受圧ロッド３０の圧入部３２は、拡内径部２６に接触しているだけなので、受圧ロッド３０がダイヤフラム２３に溶接により接合されている場合に比べ、受圧ロッド３０の圧入部３２がダイヤフラム２３を拘束し難くできる。その結果、受圧ロッド３０の拘束によるダイヤフラム２３の応力を小さくできるので、筒内圧力に応じたダイヤフラムの撓みに応じた受圧ロッド３０の変位による荷重以外の、ダイヤフラム２３の熱膨張による荷重を検知素子４１へ入力し難くできる。よって、圧力の検知精度を向上できる。

【0031】

さらに、受圧ロッド３０の圧入部３２は拡内径部２６におけるダイヤフラム２３の内周面に接触しているので、ダイヤフラム２３が熱膨張して径方向の内側へ伸びようとするときに、圧入部３２に対して軸線Ｏ方向の先端側（図１下側）へ拡内径部２６を逃げ易くできる。その結果、受圧ロッド３０の拘束によるダイヤフラム２３の応力をさらに小さくできるので、圧力の検知精度をさらに向上できる。

【0032】

受圧ロッド３０の先端面３１は、軸線Ｏ方向において、筐体２０の先端２２ａと同じ位置に存在する。その結果、筐体２０によって受圧ロッド３０が燃焼ガスの熱影響を受け難くできるので、受圧ロッド３０から検知素子４１への熱伝導による検知素子４１の温度上昇を抑制できる。よって、検知素子４１の温度上昇に伴う検知精度の低下を抑制できる。

【0033】

次に図３を参照して第２実施の形態から第４実施の形態について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図３（ａ）は第２実施の形態における筒内圧センサ６０の軸線Ｏを含む断面図であり、図３（ｂ）は第３実施の形態における筒内圧センサ７０の軸線Ｏを含む断面図であり、図３（ｃ）は第４実施の形態における筒内圧センサ８０の軸線Ｏを含む断面図である。図３（ａ）から図３（ｃ）では、筒内圧センサ６０，７０，８０の先端の近傍が図示されている。

【0034】

図３（ａ）に示すように筒内圧センサ６０は、第２部２２（筐体２０）、ダイヤフラム６１及び受圧ロッド６６を備えている。受圧ロッド６６の後端にはセンサ部４０（図１参照）が配置されている。ダイヤフラム６１は、第２部２２の先端２２ａ側の内周面から径方向の内側へ突出する円環状の部位である。ダイヤフラム６１は、第２部２２の内周面の全周に亘って設けられている。ダイヤフラム６１は、ダイヤフラム６１の後端面６２から先端面６３にかけて、中心に穴が形成されている。ダイヤフラム６１の内周面６４の一部に、自身の内径が先端側から後端側に向かって拡径する円錐面状の拡内径部６５が形成されている。拡内径部６５はダイヤフラム６１の後端面６２に連絡している。

【0035】

受圧ロッド６６は円柱状の金属製の部材であり、受圧ロッド６６の先端面６７（圧入部６８よりも先端側の面）はダイヤフラム６１の内周面６４の内側に配置される。本実施の形態では、受圧ロッド６６の先端面６７は、軸線Ｏ方向において、筐体２０（第２部２２）の先端２２ａの位置よりも後端側に存在する。その結果、筐体２０によって受圧ロッド６６が燃焼ガスの熱影響を受け難くできるので、受圧ロッド６６から検知素子４１への熱伝導による検知素子４１の温度上昇を抑制できる。よって、検知素子４１の温度上昇に伴う検知精度の低下を抑制できる。

【0036】

受圧ロッド６６の圧入部６８は、ダイヤフラム６１の拡内径部６５に圧入される。圧入部６８は、先端面６７に隣接する円錐面状の部位であり、後端側から先端側へ向かって縮径する。ダイヤフラム６１の拡内径部６５に圧入部６８が接合された受圧ロッド６６は、筒内圧力に応じたダイヤフラム６１の撓みの量に応じて軸線Ｏ方向に変位する。第２実施の形態における筒内圧センサ６０は、第１実施の形態における筒内圧センサ１０と同様の作用効果を実現できる。

【0037】

図３（ｂ）に示すように筒内圧センサ７０は、第２部２２（筐体２０）、ダイヤフラム７１及び受圧ロッド７６を備えている。受圧ロッド７６の後端にはセンサ部４０（図１参照）が配置されている。ダイヤフラム７１は、第２部２２の先端２２ａ側の内周面から径方向の内側へ突出する円環状の部位である。ダイヤフラム７１は、ダイヤフラム７１の後端面７２から先端面７３にかけて、中心に穴が形成されている。ダイヤフラム７１の内周面７４の一部に、自身の内径が先端側から後端側に向かって拡径する円錐面状の拡内径部７５が形成されている。拡内径部７５はダイヤフラム７１の後端面７２に連絡している。

【0038】

受圧ロッド７６は円柱状の金属製の部材であり、受圧ロッド７６の先端面７７はダイヤフラム７１の内周面７４の内側に配置される。本実施の形態では、受圧ロッド７６の先端面７７は、軸線Ｏ方向において、筐体２０（第２部２２）の先端２２ａの位置と同じ位置に存在する。

【0039】

受圧ロッド７６の圧入部７８は、ダイヤフラム７１の拡内径部７５に圧入される。圧入部７８は円錐面状の部位であり、後端側から先端側へ向かって縮径する。圧入部７８の先端側に円筒部７９が隣接する。円筒部７９はダイヤフラム６１の内周面７４に対向する円筒状の面である。円筒部７９は先端面７７と圧入部７８とを連絡する。ダイヤフラム７１の拡内径部７５に圧入部７８が接合された受圧ロッド７６は、筒内圧力に応じたダイヤフラム７１の撓みの量に応じて軸線Ｏ方向に変位する。第３実施の形態における筒内圧センサ７０によれば、第１実施の形態における筒内圧センサ１０と同様の作用効果を実現できる。

【0040】

図３（ｃ）に示すように筒内圧センサ８０は、第２部２２（筐体２０）、ダイヤフラム８１及び受圧ロッド８６を備えている。受圧ロッド８６の後端にはセンサ部４０（図１参照）が配置されている。ダイヤフラム８１は、第２部２２の先端２２ａ側の内周面から径方向の内側へ突出する円環状の部位である。ダイヤフラム８１は、ダイヤフラム８１の後端面８２から先端面８３にかけて、中心に穴が形成されている。ダイヤフラム８１の内周面に、自身の内径が先端側から後端側に向かって拡径する円錐面状の拡内径部８４が設けられている。拡内径部８４はダイヤフラム８１の後端面８２と先端面８３とを連絡している。

【0041】

受圧ロッド８６は円柱状の金属製の部材であり、受圧ロッド８６の先端面８７はダイヤフラム８１の拡内径部８４の内側に配置される。受圧ロッド８６の先端面８７は球冠状の曲面である。本実施の形態では、受圧ロッド８６の先端（先端面８７のうち最も先端側の位置）は、軸線Ｏ方向において、筐体２０（第２部２２）の先端２２ａの位置よりも先端側に存在する。

【0042】

受圧ロッド７６の圧入部８８は、ダイヤフラム８１の拡内径部８４に圧入される。圧入部８８は球帯状の部位であり、後端側から先端側へ向かって縮径する。圧入部８８の先端側に先端面８７が隣接する。ダイヤフラム８１の拡内径部８４に圧入部８８が接合された受圧ロッド８６は、筒内圧力に応じたダイヤフラム７１の撓みの量に応じて軸線Ｏ方向に変位する。第４実施の形態における筒内圧センサ８０は、受圧ロッド８６の先端面８７と筐体２０の先端面２２ａとの位置関係による効果以外の、第１実施の形態における筒内圧センサ１０と同様の作用効果を実現できる。

【0043】

次に図４及び図５を参照して第５実施の形態について説明する。第１実施の形態から第３実施の形態では、受圧ロッド３０，６６，７６，８６の圧入部３２，６８，７８，８８が、ダイヤフラム２３，６１，７１，８１の内周面に圧入される場合について説明した。これに対し第５実施の形態では、受圧ロッド９５と一体形成されたダイヤフラム９７の圧入部９８が、筐体９１の内周面に圧入される場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４は第５実施の形態における筒内圧センサ９０の軸線Ｏを含む先端側の断面図であり、図５は図４のＶで示す部分を拡大して図示した筒内圧センサ９０の部分拡大図である。図４に示すように筒内圧センサ９０は、筐体９１、受圧ロッド９５、ダイヤフラム９７及びセンサ部４０を備えている。

【0044】

筐体９１は、耐熱性や耐ガス性のある金属材料（例えばステンレス鋼等）によって形成された円筒状の部材である。本実施の形態では、軸線Ｏ方向の後端側から先端側へ順に第１部２１及び第２部９２が接合され、筐体９１が形成される。第２部９２は、後端側の内周面にめねじが形成される円筒状の部材である。第２部９２の内側にセンサ部４０が配置される。第２部９２の先端９３側の内周面に縮内径部９４が形成されている。縮内径部９４は、内径が先端側から後端側に向かって縮径する円錐面状の部位である。

【0045】

受圧ロッド９５は第２部９２の内側に配置される円柱状の金属製（例えばステンレス鋼製）の部材である。受圧ロッド９５の後端にセンサ部４０が配置される。受圧ロッド９５の先端面９６の周囲に、軸線Ｏを中心とする円環状の膜であるダイヤフラム９７が一体に形成されている。本実施の形態では、ダイヤフラム９７は、例えば鍛造や切削などの手段により、受圧ロッド９５と一体に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、受圧ロッド９５とダイヤフラム９７とを別々に形成した後、溶接等によって受圧ロッド９５とダイヤフラム９７とを一体化することは当然可能である。

【0046】

ダイヤフラム９７の周縁に、第２部９２（筐体９１）の縮内径部９４に接触する圧入部９８が設けられている。圧入部９８の外径は、先端側から後端側に向かって縮径する。圧入部９８は第２部９２の縮内径部９４に圧入される。圧入部９８が縮内径部９４に圧入され圧入部９８が縮内径部９４に接合されることにより、第２部９２に対するダイヤフラム９７の気密性を確保できる。受圧ロッド９５の先端面９６の位置は、軸線Ｏ方向において、筐体９１の先端９３よりも後端側に存在する。受圧ロッド９５は、筒内圧力に応じたダイヤフラム９７の撓みの量に応じて軸線Ｏ方向に変位する。

【0047】

図５に示すように、圧入部９８が縮内径部９４に圧入されることにより、圧入部９８及び縮内径部９４の少なくとも一方に塑性変形や弾性変形が生じる。本実施の形態では、圧入部９８の軸線Ｏに対する角度θ１は縮内径部９４の軸線Ｏに対する角度θ２よりも小さい。その結果、圧入部９８のうちの後端側の部分を主に縮内径部９４に密着させることができるので、圧入部９８による気密性を向上できる。

【0048】

図４に戻って説明する。筒内圧センサ９０は、例えば以下のような方法によって製造される。まず、第２部９２の先端側から第２部９２の内側に受圧ロッド９５を挿入し、ダイヤフラム９７の圧入部９８を第２部９２の縮内径部９４へ圧入する。これにより、受圧ロッド９５及びダイヤフラム９７は第２部９２に保持される。

【0049】

次に、第２部９２に後端側からセンサ部４０を挿入した後、第２部２２に後端側からボルト５０を螺合し、ボルト５０と受圧ロッド９５との間にセンサ部４０を配置する。次いで、第２部２２に対してボルト５０を回転し、センサ部４０に軸線Ｏ方向の圧縮荷重を加える。

【0050】

端子部４５及びボルト５０にケーブル５１を接続した後、ケーブル５１を第１部２１に挿入する。第１部２１と第２部９２とを溶接した後、第１部２１の内部に、軟化したゴムや合成樹脂などの絶縁体（図示せず）を注入する。注入した絶縁体が硬化すると、防水性および防振性を確保した筒内圧センサ９０が得られる。

【0051】

筒内圧センサ９０は、第２部９２の縮内径部９４に圧入部９８が接触したダイヤフラム９７の撓みの量に応じて、受圧ロッド９５が軸線Ｏ方向に変位する。そうすると、その変位に基づいて検知素子４１に圧縮力が加わり、ピエゾ抵抗効果によって検知素子４１の抵抗値が変化する。筒内圧センサ９０の検知素子４１の通電経路を定電流回路にすれば、筒内圧力に応じて通電経路の電圧値が変化する。必要な処理を行うことにより、筒内圧力を検知できる。

【0052】

このときに高温の燃焼ガスによってダイヤフラム９７が熱膨張すると、径方向の外側へダイヤフラム９７が伸び、その反力でダイヤフラム９７は外周側が先端側（図５下側）へ反り返ろうとする。このときのダイヤフラム９７は受圧ロッド９５に軸線Ｏ方向の後端側（図５上側）への力を与え得る。この力は、筒内圧力に応じた受圧ロッド９５の後端側への変位に相乗され、圧力の検知精度を低下させる原因となる。

【0053】

しかし、第２部９２（筐体９１）の縮内径部９４に圧入されたダイヤフラム９７の圧入部９８は、縮内径部９４に接触しているだけなので、ダイヤフラム９７が第２部９２に溶接によって接合される場合に比べ、ダイヤフラム９７の圧入部９８を筐体９１が拘束し難くできる。その結果、筐体９１の拘束によるダイヤフラム９７の応力を小さくできるので、筒内圧力に応じたダイヤフラム９７の撓みによる荷重以外の、ダイヤフラム９７の熱膨張による荷重を検知素子４１へ入力し難くできる。よって、圧力の検知精度を向上できる。

【0054】

さらに、ダイヤフラム９７の圧入部９８は縮内径部９４における第２部９２（筐体９１）の内周面に接触しているので、ダイヤフラム９７が熱膨張して圧入部９８が径方向の外側へ伸びようとするときに、縮内径部９４に対して軸線Ｏ方向の先端側（図４下側）へ圧入部９８を逃げ易くできる。その結果、筐体９１の拘束によるダイヤフラム９７の応力をさらに抑制できるので、圧力の検知精度をさらに向上できる。

【0055】

受圧ロッド９５の先端面９６は、軸線Ｏ方向において、筐体９１の先端９３の位置よりも後端側に存在する。その結果、筐体９１によって受圧ロッド９５が燃焼ガスの熱影響を受け難くできるので、受圧ロッド９５から検知素子４１への熱伝導による検知素子４１の温度上昇を抑制できる。よって、検知素子４１の温度上昇に伴う検知精度の低下を抑制できる。

【0056】

次に図６を参照して第６実施の形態について説明する。なお、第１実施の形態および第５実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図６は第６実施の形態における筒内圧センサ１００の軸線Ｏを含む断面図である。図６では筒内圧センサ１００の後端側の図示が省略されている。図６に示すように筒内圧センサ１００は、筐体１０１、受圧ロッド９５、ダイヤフラム９７及びセンサ部４０を備えている。

【0057】

筐体１０１は、耐熱性や耐ガス性のある金属材料（例えばステンレス鋼等）によって形成された円筒状の部材である。本実施の形態では、軸線Ｏ方向の後端側から先端側へ順に第１部２１及び第２部９２が接合され、筐体１０１が形成される。第２部９２の先端９３側の内周面に、径方向の内側へ向かって張り出す円環状の張出部１０２が設けられている。張出部１０２の内周面に、内径が先端側から後端側に向かって縮径する円錐面状の縮内径部１０３が形成されている。

【0058】

受圧ロッド９５の先端面９６の周囲に、軸線Ｏを中心とする円環状の膜であるダイヤフラム１０４が一体に形成されている。ダイヤフラム１０４の周縁に、張出部１０２（筐体１０１）の縮内径部１０３に接触する圧入部１０５が設けられている。圧入部１０５の外径は、先端側から後端側に向かって縮径する。圧入部１０５は縮内径部１０３に圧入される。第６実施の形態によれば、第５実施の形態における筒内圧センサ９０と同様の作用効果を実現できる。さらに筒内圧センサ９０によれば、張出部１０２の径方向の長さを調整することにより、ダイヤフラム１０４の面積を調整し、ダイヤフラム１０４の撓み量などを調整できる。

【0059】

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、ダイヤフラム２３，６１，７１，８１や受圧ロッド３０，６６，７６，８６等の形状は一例であり、適宜設定できる。

【0060】

実施の形態では、ピエゾ抵抗効果を利用する圧電素子（半導体圧力センサ）を検知素子４１として用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。検知素子４１として、ピエゾ電気効果（圧電効果）を利用する圧電素子を用いることは当然可能である。また、受圧ロッド３０，６６，７６，８６，９５からの荷重に応じて変化する電気特性（例えば電圧、抵抗値など）を有する種々の素子を採用可能である。このような素子として、例えば歪みゲージが挙げられる。

【0061】

実施の形態では、受圧ロッド３０，６６，７６，８６，９５の変位をセンサ部４０に直接伝達する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。受圧ロッド３０，６６，７６，８６，９５とセンサ部４０との間に別の部材を介在させて、受圧ロッド３０，６６，７６，８６，９５の変位をセンサ部４０に伝達することは当然可能である。

【0062】

実施の形態では説明を省略したが、筐体２０，９１，１０１やダイヤフラム２３，６１，７１，８１の先端、受圧ロッド３０，６６，７６，８６，９５の先端に、燃焼ガスの熱を受ける受熱部材を配置することは当然可能である。受熱部材を配置することにより筐体２０，９１，１０１、ダイヤフラム２３，６１，７１，８１、ダイヤフラム９７，１０４の熱変形量を小さくできるので、その分だけさらに圧力の検知精度を向上できる。

【0063】

第１実施形態から第４実施形態では、ダイヤフラム２３，６１，７１，８１の先端面２５，６３，７３，８３の位置が、軸線Ｏ方向において、筐体２０の先端２２ａと同じ位置にある場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ダイヤフラム２３，６１，７１，８１の先端面２５，６３，７３，８３が、筐体２０の先端２２ａよりも後端側に位置するようにダイヤフラム２３，６１，７１，８１を設けることは当然可能である。このようにすることで、筐体２０の先端２２ａ側の一部が、全周に亘りダイヤフラム２３，６１，７１，８１よりも先端側に突出するので、筐体２０によってダイヤフラム２３，６１，７１，８１を保護できる。

【0064】

なお、各実施形態は、それぞれ、他の実施形態が有する構成の一部または複数部分を、その実施形態に追加し或いはその実施形態の構成の一部または複数部分と交換等することにより、その実施形態を変形して構成するようにしても良い。例えば、第２実施形態における筒内圧センサ６０の受圧ロッド６６の先端面６７の軸線Ｏ方向における位置を、第１実施形態のように筐体２０の先端２２ａと同じ位置にすることは当然可能である。同様に、第４実施形態における筒内圧センサ８０の受圧ロッド８６の先端面８７の最も先端の軸線Ｏ方向における位置を、第１実施形態のように筐体２０の先端２２ａと同じ位置にすることや、第２実施形態のように筐体２０の先端２２ａよりも後端側にすることは当然可能である。

【符号の説明】

【0065】

１０，６０，７０，８０，９０，１００ 筒内圧センサ
２０，９１，１０１ 筐体
２２ａ 筐体の先端
２３，６１，７１，８１ ダイヤフラム
２６，６５，７５，８４ 拡内径部
３０，６６，７６，８６ 受圧ロッド
３１，６７，７７，８７ 先端面（受圧ロッドの先端）
３２，６８，７８，８８ 圧入部
４１ 検知素子
９３ 筐体の先端
９４，１０３ 縮内径部
９５ 受圧ロッド
９６ 先端面（受圧ロッドの先端）
９７，１０４ ダイヤフラム
９８，１０５ 圧入部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】