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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022147447
(43)【公開日】2022-10-06
(54)【発明の名称】スプリング溶接物
(51)【国際特許分類】
B23K 26/21 20140101AFI20220929BHJP
G01L 23/22 20060101ALI20220929BHJP
【ＦＩ】
B23K26/21 N
G01L23/22
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021048687
(22)【出願日】2021-03-23
(71)【出願人】
【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
(71)【出願人】
【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】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100125346
【弁理士】
【氏名又は名称】尾形 文雄
(72)【発明者】
【氏名】高橋 晋司
(72)【発明者】
【氏名】清水 龍輔
【テーマコード（参考）】
2F055
4E168
【Ｆターム（参考）】
2F055AA23
2F055BB20
2F055CC02
2F055DD01
2F055EE23
2F055FF43
2F055GG12
4E168BA21
4E168DA02
4E168DA24
(57)【要約】
【課題】対象物とスプリングとの溶接に関し、狙い位置である溶接点を定めてスポット溶接する場合に比べて、溶接作業における制御を容易にし、機構や作業の複雑化を軽減する。
【解決手段】対象物とスプリングとを溶接してなるスプリング溶接物において、予め定められた巻き数からなる座巻き部を有し軸方向に伸びるスプリングと、このスプリングが溶接される対象物と、このスプリングの座巻き部にて対象物とスプリングとを溶接する溶接部と、を有する。スプリング溶接物の一例としての圧力検出装置において、スプリングである緩衝部材５５は、座巻き部５５ｂを有する。そして、緩衝部材５５は、対象物である収容部材５６および第１加圧部材と、座巻き部５５ｂにて溶接される。
【選択図】図７
【解決手段】対象物とスプリングとを溶接してなるスプリング溶接物において、予め定められた巻き数からなる座巻き部を有し軸方向に伸びるスプリングと、このスプリングが溶接される対象物と、このスプリングの座巻き部にて対象物とスプリングとを溶接する溶接部と、を有する。スプリング溶接物の一例としての圧力検出装置において、スプリングである緩衝部材５５は、座巻き部５５ｂを有する。そして、緩衝部材５５は、対象物である収容部材５６および第１加圧部材と、座巻き部５５ｂにて溶接される。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
予め定められた巻き数からなる座巻き部を有し軸方向に伸びるスプリングと、
前記スプリングが溶接される対象物と、
前記スプリングの前記座巻き部にて前記対象物と当該スプリングとを溶接する溶接部と、
を有することを特徴とするスプリング溶接物。
前記スプリングが溶接される対象物と、
前記スプリングの前記座巻き部にて前記対象物と当該スプリングとを溶接する溶接部と、
を有することを特徴とするスプリング溶接物。
【請求項2】
前記溶接部は、前記スプリングの前記軸方向に伸びる前記座巻き部の中間であって当該軸方向と交差する方向に連続的に当該スプリングを前記対象物に溶接すること、を特徴とする請求項１記載のスプリング溶接物。
【請求項3】
前記座巻き部は、前記スプリングの端部と当該スプリングのバネ特性に関わる有効巻き部との間に設けられ、
前記座巻き部の中間は、前記端部と前記有効巻き部とを除く位置であること、を特徴とする請求項２記載のスプリング溶接物。
前記座巻き部の中間は、前記端部と前記有効巻き部とを除く位置であること、を特徴とする請求項２記載のスプリング溶接物。
【請求項4】
前記軸方向と交差する方向は前記スプリングの周方向であり、前記溶接部は当該周方向にわたって溶接すること、を特徴とする請求項２記載のスプリング溶接物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スプリング溶接物に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献１には、一端側に設けられた筒状の第１筒状体と、この第１筒状体の他端側に設けられた筒状の第２筒状体と、第１筒状体と前記第２筒状体との間で圧縮し配置された伸縮部材と、を有し、第１筒状体および第２筒状体のうち少なくともいずれか一方と、伸縮部材とは、レーザ溶接によって機械的かつ電気的に接続され、一体化されている技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－１１７１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば筒状体等の対象物に対してスプリングの端部を接続する場合、対象物の接続位置に爪等を形成し、スプリングの端部を掛けて固定することが一般的である。対象物とスプリングとを溶接により一体化させる場合、スプリングのバネ特性が変化することを避けることが望まれる。上記従来技術では、対象物とスプリングの端部とをレーザ溶接によって一体化しているが、溶接の狙い位置を定めてスポット溶接によって接合している。
しかし、このように狙い位置を定めて接合するためには、位置合わせのための厳しい制御が必要となり、設備費用が多くかかり、また、工程作業時間が多く必要となる。特に、対象物が複数部材からなり、基準位置から溶接位置までに複数部材が介在する場合には、組み立てに要する公差分も考慮する必要があり、調整機構が更に複雑化してしまう。
本発明は、対象物とスプリングとの溶接に関し、狙い位置である溶接点を定めてスポット溶接する場合に比べて、溶接作業における制御を容易にし、機構や作業の複雑化を軽減することを目的とする。
しかし、このように狙い位置を定めて接合するためには、位置合わせのための厳しい制御が必要となり、設備費用が多くかかり、また、工程作業時間が多く必要となる。特に、対象物が複数部材からなり、基準位置から溶接位置までに複数部材が介在する場合には、組み立てに要する公差分も考慮する必要があり、調整機構が更に複雑化してしまう。
本発明は、対象物とスプリングとの溶接に関し、狙い位置である溶接点を定めてスポット溶接する場合に比べて、溶接作業における制御を容易にし、機構や作業の複雑化を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の目的を達成する本発明のスプリング溶接物は、予め定められた巻き数からなる座巻き部を有し軸方向に伸びるスプリングと、このスプリングが溶接される対象物と、このスプリングの座巻き部にて対象物とスプリングとを溶接する溶接部と、を有することを特徴とする。
より詳細には、溶接部は、スプリングの軸方向に伸びる座巻き部の中間であって、このスプリングの軸方向と交差する方向に連続的にスプリングを対象物に溶接する。
さらに詳細には、スプリングの座巻き部は、スプリングの端部とスプリングのバネ特性に関わる有効巻き部との間に設けられる。
また、座巻き部の中間は、スプリングの端部と有効巻き部とを除く位置である。
また、軸方向と交差する方向はスプリングの周方向であり、溶接部はこのスプリングの周方向にわたって溶接する。
より詳細には、溶接部は、スプリングの軸方向に伸びる座巻き部の中間であって、このスプリングの軸方向と交差する方向に連続的にスプリングを対象物に溶接する。
さらに詳細には、スプリングの座巻き部は、スプリングの端部とスプリングのバネ特性に関わる有効巻き部との間に設けられる。
また、座巻き部の中間は、スプリングの端部と有効巻き部とを除く位置である。
また、軸方向と交差する方向はスプリングの周方向であり、溶接部はこのスプリングの周方向にわたって溶接する。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、対象物とスプリングとの溶接に関し、狙い位置である溶接点を定めてスポット溶接する場合に比べて、溶接作業における制御を容易にし、機構や作業の複雑化を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施の形態に係る圧力検出システムの概略構成図である。
【図2】圧力検出装置の斜視図である。
【図4】圧力検出装置の先端側の拡大断面図である。
【図5】圧力検出装置に設けられた回路基板の概略構成図である。
【図6】緩衝部材を構成するスプリングの形状を示す図である。
【図7】緩衝部材の溶接方法を示す図である。
【図8】第２加圧部材と伝導部材および後端電極部材とを接合した状態を示す図である。
【図9】スプリングの中間で溶接を行う場合のスプリングの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下では、本実施の形態によるスプリングと対象物との接合を、圧力検出装置に適用した場合を例として説明する。圧力検出装置は、本実施の形態が適用されるスプリング溶接物の一例である。なお、以下の説明で参照する図面における各部の大きさや厚さ等は、実際の寸法とは異なっている場合がある。
【0009】
［圧力検出システムの構成］
図１は、実施の形態に係る圧力検出システム１の概略構成図である。
この圧力検出システム１は、内燃機関１０における燃焼室Ｃ内の圧力（燃焼圧）を検出する圧力検出装置２０と、圧力検出装置２０に対する給電を行うとともに圧力検出装置２０が検出した圧力に基づいて内燃機関１０の動作を制御する制御装置８０と、圧力検出装置２０と制御装置８０とを電気的に接続する接続ケーブル９０とを備えている。
図１は、実施の形態に係る圧力検出システム１の概略構成図である。
この圧力検出システム１は、内燃機関１０における燃焼室Ｃ内の圧力（燃焼圧）を検出する圧力検出装置２０と、圧力検出装置２０に対する給電を行うとともに圧力検出装置２０が検出した圧力に基づいて内燃機関１０の動作を制御する制御装置８０と、圧力検出装置２０と制御装置８０とを電気的に接続する接続ケーブル９０とを備えている。
【0010】
ここで、圧力の検出対象となる内燃機関１０は、内部にシリンダが形成されたシリンダブロック１１と、シリンダ内を往復動するピストン１２と、シリンダブロック１１に締結されてピストン１２等とともに燃焼室Ｃを構成するシリンダヘッド１３とを有している。また、シリンダヘッド１３には、燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔１３ａが設けられている。この連通孔１３ａの内部には雌ねじ（図示せず）が形成されており、圧力検出装置２０の外周面に形成された雄ねじ（図示せず）をねじ込むことで、内燃機関１０に対して圧力検出装置２０を取り付けている。なお、連通孔１３ａの両端部側には、シリンダヘッド１３と圧力検出装置２０との間に介在して、燃焼室Ｃ内の気密性を保つためのシール部材（図示せず）が設けられている。
【0011】
［圧力検出装置の構成］
図２は、圧力検出装置２０の斜視図である。また、図３は、圧力検出装置２０の断面図（図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図）である。さらに、図４は、圧力検出装置２０の先端側の拡大断面図である。
図２は、圧力検出装置２０の斜視図である。また、図３は、圧力検出装置２０の断面図（図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図）である。さらに、図４は、圧力検出装置２０の先端側の拡大断面図である。
【0012】
本実施の形態の圧力検出装置２０は、圧力を検出する検出部３０と、検出部３０による圧力の検出に伴って得られた電気信号に各種処理を施す処理部５０とを有している。そして、この圧力検出装置２０は、図１に示す内燃機関１０に対し、検出部３０が燃焼室Ｃ（図１において下方）を向くとともに処理部５０が外部（図１において上方）を向くように取り付けられる。なお、以下の説明では、図２において、図中左下に向かう側（検出部３０側）を圧力検出装置２０の「先端側」と称し、図中右上に向かう側（処理部５０側）を圧力検出装置２０の「後端側」と称する。また、以下の説明では、図２に一点鎖線で示す圧力検出装置２０の中心線方向を、単に中心線方向と称する。
【0013】
［検出部の構成］
検出部３０は、処理部５０に設けられた後端側筐体５１（詳細は後述する）の先端側とはめ合う先端側筐体３１と、先端側筐体３１の先端側に取り付けられたダイアフラムヘッド３２とを有している。
検出部３０は、処理部５０に設けられた後端側筐体５１（詳細は後述する）の先端側とはめ合う先端側筐体３１と、先端側筐体３１の先端側に取り付けられたダイアフラムヘッド３２とを有している。
【0014】
これらのうち、先端側筐体３１は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。この先端側筐体３１は、導電性を有するともに耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この先端側筐体３１は、相対的に先端側に位置する第１先端側筐体３１１と、相対的に後端側に位置する第２先端側筐体３１２とを備えている。ここで、先端側筐体３１では、第１先端側筐体３１１の後端側と第２先端側筐体３１２の先端側とをレーザ溶接することで、両者を一体化させる構成となっている。そして、第１先端側筐体３１１の先端側には、レーザ溶接によってダイアフラムヘッド３２が取り付けられるとともに、第２先端側筐体３１２の後端側には、はめ合いによって後端側筐体５１が取り付けられる。なお、第１先端側筐体３１１の中心線方向中央部の外周面には、シリンダヘッド１３の連通孔１３ａ（図１参照）の内周面に設けられた雌ねじ（図示せず）と噛み合う雄ねじ（図示せず）が形成されている。
【0015】
一方、ダイアフラムヘッド３２は、全体として円板状を呈する部材である。このダイアフラムヘッド３２は、導電性を有するとともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。特に、この例では、ダイアフラムヘッド３２および上記先端側筐体３１を、同じ材料で構成している。このダイアフラムヘッド３２は、外部（燃焼室Ｃ側）に露出することで圧力を受ける圧力受面（表面）３２ａと、圧力受面３２ａの裏側となる裏面を環状に切り欠くことによって設けられた凹部３２ｂと、凹部３２ｂの存在により、結果として圧力受面３２ａの裏面の中央部から後端側に向けて突出する凸部３２ｃとを有している。このダイアフラムヘッド３２は、第１先端側筐体３１１の先端側の開口部を塞ぐように設けられている。そして、ダイアフラムヘッド３２と第１先端側筐体３１１との境界部には、外周面の一周にわたってレーザ溶接が施されている。
【0016】
また、検出部３０は、先端側筐体３１の内側に配置（収容）された、圧電素子３３、絶縁プレート３４、先端電極部材３５、後端電極部材３６、第１加圧部材３７、第２加圧部材３８、支持部材３９、絶縁パイプ４０、第１絶縁リング４１、第２絶縁リング４２、第３絶縁リング４３、第４絶縁リング４４および第５絶縁リング４５をさらに備えている。
【0017】
圧電素子３３は、全体として円柱状を呈する部材である。この圧電素子３３は、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を備えている。圧電縦効果とは、圧電体の電荷発生軸と同一方向の応力印加軸に外力を加えると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生することをいう。この圧電素子３３は、先端側筐体３１の内側であって、ダイアフラムヘッド３２の後端側に配置されている。この圧電素子３３は、中心線方向が応力印加軸の方向となるように、先端側筐体３１内に収容されている。ここで、圧電素子３３は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側であって、この第１加圧部材３７の内部に設けられた絶縁パイプ４０の内側に配置されている。また、圧電素子３３の外径は、この圧電素子３３を内部に収容する絶縁パイプ４０の内径よりもわずかに小さい。そして、圧電素子３３の先端側の面は、先端電極部材３５の後端側の面と接触している。一方、圧電素子３３の後端側の面は、後端電極部材３６の先端側の面と接触している。また、圧電素子３３の外周面は、絶縁パイプ４０の内周面と対峙している。このように、第１加圧部材３７の内周面と圧電素子３３の外周面との間に、絶縁パイプ４０を設けることにより、第１加圧部材３７および圧電素子３３は、直接には接触しない。
【0018】
次に、圧電素子３３に圧電横効果を利用した場合を例示する。圧電横効果とは、圧電体の電荷発生軸に対して直交する位置にある応力印加軸に外力を加えると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生することをいう。薄板状に薄く形成した圧電体を複数枚積層して構成しても良く、このように積層することで、圧電体に発生する電荷を効率的に集めてセンサの感度を上げることができる。圧電素子３３で使用可能な圧電体としては、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、ＬＴＧＡ）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、本実施の形態の圧電素子３３では、圧電体としてランガサイト単結晶を用いている。
【0019】
絶縁プレート３４は、全体として円板状を呈する部材である。この絶縁プレート３４は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この絶縁プレート３４は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の先端側に存在する開口部を塞ぐ位置に配置されている。そして、絶縁プレート３４は、ダイアフラムヘッド３２の後端側であって、先端電極部材３５の先端側に配置されている。また、絶縁プレート３４の外径は、第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部の内径よりもわずかに小さく、ダイアフラムヘッド３２の凸部３２ｃの外径よりもわずかに大きい。そして、絶縁プレート３４の先端側の面は、ダイアフラムヘッド３２の凸部３２ｃと接触している。一方、絶縁プレート３４の後端側の面は、先端電極部材３５の先端側の面と接触している。また、絶縁プレート３４の外周面は、第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部の内周面と対峙している。
【0020】
先端電極部材３５は、全体として円柱状を呈する部材である。この先端電極部材３５は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この先端電極部材３５は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。ただし、先端電極部材３５は、上述した圧電素子３３とは異なり、絶縁パイプ４０内に収容されていない。そして、先端電極部材３５は、絶縁プレート３４の後端側であって、圧電素子３３の先端側に配置されている。また、先端電極部材３５の外径は、この先端電極部材３５を内部に収容する第１加圧部材３７の内径よりもわずかに小さい。そして、先端電極部材３５の先端側の面は、絶縁プレート３４の後端側の面と第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部の裏側の面とに接触している。一方、先端電極部材３５の後端側の面は、圧電素子３３の先端側の面に接触している。また、先端電極部材３５の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と対峙している。
【0021】
後端電極部材３６は、全体として円柱状を呈する部材である。この後端電極部材３６は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この後端電極部材３６は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。ここで、後端電極部材３６の先端側は、第１加圧部材３７の内部に設けられた絶縁パイプ４０の内側に配置されている。これに対し、後端電極部材３６の後端側は、この絶縁パイプ４０の外側に配置されている。この後端電極部材３６における後端側の面の中央部には、第２加圧部材３８の先端側を挿入するための座ぐり穴３６ａが形成されている。また、後端電極部材３６の外径は、圧電素子３３の外径とほぼ同じであって、絶縁パイプ４０の内径よりもわずかに小さい。そして、後端電極部材３６の先端側の面は、圧電素子３３の後端側の面と接触している。一方、後端電極部材３６の後端側の面は、第１絶縁リング４１の先端側の面と接触し、後端電極部材３６の後端側に設けられた座ぐり穴３６ａの底面は、第２加圧部材３８の先端側と接触している。また、後端電極部材３６の外周面の先端側は、絶縁パイプ４０の内周面と対峙している。これに対し、後端電極部材３６の外周面の後端側は、エアギャップを介して第１加圧部材３７の内周面と対向している。このように、第１加圧部材３７の内周面と後端電極部材３６の外周面との間に、絶縁パイプ４０およびエアギャップを設けることで、第１加圧部材３７と後端電極部材３６とは、直接には接触しない。
【0022】
第１加圧部材３７は、全体として筒状を呈する部材である。この第１加圧部材３７は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この第１加圧部材３７は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側に設けられた開口部を塞ぐように絶縁プレート３４が配置され、その内部に、圧電素子３３、先端電極部材３５、後端電極部材３６、第２加圧部材３８、支持部材３９の先端側、絶縁パイプ４０および第１絶縁リング４１を収容している。そして、第１加圧部材３７は、ダイアフラムヘッド３２の後端側であって、処理部５０を構成する緩衝部材５５（詳細は後述する）の先端側に配置されている。また、第１加圧部材３７の外径は、中心線方向の位置によって異なるが、すべての位置において先端側筐体３１（より具体的には第１先端側筐体３１１）の内径よりも小さい。さらに、第１加圧部材３７の内径は、絶縁プレート３４、先端電極部材３５、絶縁パイプ４０（圧電素子３３、後端電極部材３６）および第１絶縁リング４１と対峙する部位では、これらの外径よりも大きく、支持部材３９と対峙する部位では、支持部材３９の外径よりもわずかに小さい。ここで、第１加圧部材３７の後端側の外周面と第１先端側筐体３１１の後端側の内周面との間には、相対的に先端側となる位置に第２絶縁リング４２が、相対的に後端側となる位置に第３絶縁リング４３が、それぞれ配置されている。そして、第１加圧部材３７の先端側の面（開口部の表側の面）は、ダイアフラムヘッド３２の後端側に設けられた凹部３２ｂと対峙している。一方、第１加圧部材３７の後端側は、緩衝部材５５の先端側に接触しており、これらはレーザ溶接によって一体化している。また、第１加圧部材３７の外周面の後端側は、第２絶縁リング４２の内周面と接触し、その後端側は、エアギャップを介して第３絶縁リング４３と対峙している。さらに、第１加圧部材３７の外周面の先端側は、エアギャップを介して第１先端側筐体３１１の内周面と対峙している。このように、第１加圧部材３７の先端側の面とダイアフラムヘッド３２の裏面との間に、凹部３２ｂによるエアギャップを設け、且つ、第１加圧部材３７の外周面と先端側筐体３１の第１先端側筐体３１１の内周面との間に、第２絶縁リング４２および第３絶縁リング４３を設けることで、先端側筐体３１およびダイアフラムヘッド３２と第１加圧部材３７とは、直接には接触しない。これに対し、第１加圧部材３７の内周面は、先端電極部材３５、絶縁パイプ４０、第１絶縁リング４１および支持部材３９の各外周面とは、直接に接触する。また、第１加圧部材３７の内周面は、圧電素子３３および後端電極部材３６の各外周面とは、直接には接触しない。
【0023】
第２加圧部材３８は、全体として螺旋状を呈する部材であって、中心線方向に伸縮するコイルスプリング（円筒型圧縮コイルバネ）である。この第２加圧部材３８は、導電性を有するとともに先端側筐体３１よりも導電性が高くバネ性が高いリン青銅やステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）等の金属材料によって構成されている。この第２加圧部材３８は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側であって、第１加圧部材３７の内側に位置する支持部材３９の先端部に設けられた開口部および第１絶縁リング４１を通過して後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａに到達するように配置されている。そして、第２加圧部材３８は、後端電極部材３６の後端側であって、処理部５０に設けられた伝導部材５３（詳細は後述する）の先端側に配置されている。また、第２加圧部材３８の外径は、支持部材３９の先端側に設けられた開口部の内径、第１絶縁リング４１に設けられた貫通孔の内径、および、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａの内径よりも小さい。さらに、第２加圧部材３８の内径は、伝導部材５３の先端側に設けられた先端側凸部５３ａ（詳細は後述する）の外径よりも大きい。そして、第２加圧部材３８の先端側は、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａに挿入されることで後端電極部材３６と接触している。一方、第２加圧部材３８の後端側は、伝導部材５３の先端側凸部５３ａが挿入されることで伝導部材５３と接触している。また、第２加圧部材３８の外周面の先端側は、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａの内周面および第１絶縁リング４１の貫通孔の内周面に対峙している。さらに、第２加圧部材３８の外周面の後端側は、エアギャップを介して支持部材３９の内周面と対峙している。このように、支持部材３９の内周面と第２加圧部材３８との間に、エアギャップを設けることで、支持部材３９と第２加圧部材３８とは、直接には接触しない。
【0024】
支持部材３９は、全体として筒状を呈する部材である。この支持部材３９は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この支持部材３９は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の内側に、その後端側は第１加圧部材３７の外側に、それぞれ位置している。また、支持部材３９は、その内部に、第２加圧部材３８の後端側を収容するとともに、処理部５０の先端側に位置する伝導部材５３および被覆部材５４（詳細は後述する）の先端側を収容している。そして、支持部材３９は、第１絶縁リング４１の後端側であって、処理部５０を構成する収容部材５６（詳細は後述する）の先端側に配置されている。ここで、本実施の形態では、支持部材３９で後端側となる部位と、収容部材５６で先端側となる部位とが、軸方向において互いに重なる位置関係にある。すなわち、支持部材３９と収容部材５６とは、軸方向においてオーバーラップしている。なお、この例においては、支持部材３９の後端側が、収容部材５６の先端側の内側に位置するようになっている。そして、支持部材３９の後端側の外径は、収容部材５６の先端側の内径よりもわずかに大きい。また、支持部材３９の外径は、第１加圧部材３７の内径よりもわずかに大きい。さらに、支持部材３９の内径は、中心線方向の位置によって異なるが、すべての位置において処理部５０に設けられた伝導部材５３および被覆部材５４の外径よりも大きい。そして、支持部材３９の先端側の面（開口部の表側の面）は、第１絶縁リング４１の後端側の面と接触している。一方、支持部材３９の後端側の面は、エアギャップを介して被覆部材５４と対峙している。また、支持部材３９の先端側の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と接触している。さらに、支持部材３９の後端側の外周面は、収容部材５６の先端側の内周面と対峙している。さらにまた、支持部材３９の内周面は、エアギャップを介して第２加圧部材３８、伝導部材５３および被覆部材５４と対峙している。このように、支持部材３９の内周面と、第２加圧部材３８、伝導部材５３および被覆部材５４との間に、エアギャップを設けることで、支持部材３９と第２加圧部材３８、伝導部材５３および被覆部材５４とは、直接には接触しない。
【0025】
絶縁パイプ４０は、全体として円筒状を呈する部材である。この絶縁パイプ４０は、絶縁性を有するＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer：液晶ポリマ）等の合成樹脂材料によって構成されている。この絶縁パイプ４０は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。この絶縁パイプ４０は、内部に、圧電素子３３と後端電極部材３６の先端側とを収容している。そして、絶縁パイプ４０は、先端電極部材３５の後端側であって、第１絶縁リング４１の先端側に配置されている。また、絶縁パイプ４０の外径は、第１加圧部材３７の内径よりもわずかに小さい。さらに、絶縁パイプ４０の内径は、圧電素子３３および後端電極部材３６のそれぞれの外径よりもわずかに大きい。そして、絶縁パイプ４０の先端側は、先端電極部材３５の後端側の面に対峙している。一方、絶縁パイプ４０の後端側は、第１絶縁リング４１の先端側の面に対峙している。また、絶縁パイプ４０の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と対峙している。さらに、絶縁パイプ４０の内周面は、圧電素子３３の外周面および後端電極部材３６の外周面と対峙している。このように、第１加圧部材３７と圧電素子３３および後端電極部材３６との間に、絶縁パイプ４０および絶縁パイプ４０によるエアギャップを設けることにより、第１加圧部材３７と圧電素子３３および後端電極部材３６とは、直接には接触しない。
【0026】
第１絶縁リング４１は、全体として環状を呈する部材である。この第１絶縁リング４１は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この第１絶縁リング４１は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。この第１絶縁リング４１の中央部には、中心線方向に沿って第１絶縁リング４１を貫通する貫通孔が形成されている。また、第１絶縁リング４１の外径は、第１加圧部材３７の内径よりもわずかに小さい。さらに、第１絶縁リング４１の貫通孔の内径は、第２加圧部材３８の外径よりもわずかに大きい。そして、第１絶縁リング４１の先端側の面は、後端電極部材３６の後端側の面と接触している。一方、第１絶縁リング４１の後端側の面は、支持部材３９の先端側の面と接触している。また、第１絶縁リング４１の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と対峙している。さらに、第１絶縁リング４１の内周面は、第２加圧部材３８の外周と対峙している。
【0027】
第２絶縁リング４２は、全体として環状を呈する部材である。この第２絶縁リング４２は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この第２絶縁リング４２は、先端側筐体３１の内側であって、第１加圧部材３７の後端側且つ外側に配置されている。この第２絶縁リング４２の中央部には、中心線方向に沿って第２絶縁リング４２を貫通する貫通孔が形成されている。また、第２絶縁リング４２の外径は、先端側筐体３１（より具体的には第１先端側筐体３１１）の内径よりもわずかに大きい。さらに、第２絶縁リング４２の内径は、第１加圧部材３７の外径よりもわずかに小さい。そして、第２絶縁リング４２の先端側の面は、第１加圧部材３７の外周面から外側に突出する突出部の後端側の面と接触している。一方、第２絶縁リング４２の後端側の面は、第３絶縁リング４３の先端側の面と接触している。また、第２絶縁リング４２の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第２絶縁リング４２の内周面は、第１加圧部材３７の外周面と接触している。
【0028】
第３絶縁リング４３は、全体として環状を呈する部材である。この第３絶縁リング４３は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この第３絶縁リング４３は、先端側筐体３１の内側であって第１加圧部材３７の外側に配置されている。この第３絶縁リング４３の中央部には、中心線方向に沿って第３絶縁リング４３を貫通する貫通孔が形成されている。また、第３絶縁リング４３の外径は、先端側筐体３１（より具体的には第１先端側筐体３１１）の内径よりもわずかに大きい。さらに、第３絶縁リング４３の内径は、第１加圧部材３７の外径よりも大きく、第２絶縁リング４２の内径よりも大きい。そして、第３絶縁リング４３の先端側の面は、第２絶縁リング４２の後端側の面と接触している。一方、第３絶縁リング４３の後端側の面は、その後端側に設けられたエアギャップと対峙している。また、第３絶縁リング４３の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第３絶縁リング４３の内周面は、エアギャップを介して第１加圧部材３７の外周面と対峙している。
【0029】
第４絶縁リング４４は、全体として環状を呈する部材である。この第４絶縁リング４４は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この第４絶縁リング４４は、先端側筐体３１（より具体的には第２先端側筐体３１２）の内側であって、処理部５０に設けられた収容部材５６（詳細は後述する）の先端側且つ外側に配置されている。この第４絶縁リング４４の中央部には、中心線方向に沿って第４絶縁リング４４を貫通する貫通孔が形成されている。また、第４絶縁リング４４の外径は、先端側筐体３１の内径よりもわずかに大きい。さらに、第４絶縁リング４４の内径は、収容部材５６の外径よりもわずかに小さい。そして、第４絶縁リング４４の先端側の面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。一方、第４絶縁リング４４の後端側の面は、収容部材５６の外周面と接触している。また、第４絶縁リング４４の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第４絶縁リング４４の内周面は、収容部材５６の外周面と接触している。
【0030】
第５絶縁リング４５は、全体として環状を呈する部材である。この第５絶縁リング４５は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この第５絶縁リング４５は、先端側筐体３１（より具体的には第２先端側筐体３１２）の内側であって、処理部５０に設けられた収容部材５６（詳細は後述する）の後端側且つ外側に配置されている。この第５絶縁リング４５の中央部には、中心線方向に沿って第５絶縁リング４５を貫通する貫通孔が形成されている。また、第５絶縁リング４５の外径は、先端側筐体３１の内径よりもわずかに大きい。さらに、第５絶縁リング４５の内径は、収容部材５６の外径よりもわずかに小さい。そして、第５絶縁リング４５の先端側の面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。一方、第５絶縁リング４５の後端側の面は、収容部材５６の外周面と接触している。また、第５絶縁リング４５の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第５絶縁リング４５の内周面は、収容部材５６の外周面と接触している。
【0031】
このように、先端側筐体３１と処理部５０を構成する収容部材５６との間に、第４絶縁リング４４および第５絶縁リング４５を設けることにより、先端側筐体３１と収容部材５６とは、直接には接触しない。
【0032】
［処理部の構成］
処理部５０は、上述した先端側筐体３１（具体的には第２先端側筐体３１２）の後端側とはめ合う後端側筐体５１と、先端側は後端側筐体５１の後端側の内部に収容されるとともに、後端側は後端側筐体５１の後端側の外部に露出するように設けられ、接続ケーブル９０（図１参照）の接続対象となる接続部材５２とを有している。
処理部５０は、上述した先端側筐体３１（具体的には第２先端側筐体３１２）の後端側とはめ合う後端側筐体５１と、先端側は後端側筐体５１の後端側の内部に収容されるとともに、後端側は後端側筐体５１の後端側の外部に露出するように設けられ、接続ケーブル９０（図１参照）の接続対象となる接続部材５２とを有している。
【0033】
これらのうち、後端側筐体５１は、中空構造を有し全体として筒状を呈する部材である。この後端側筐体５１は、導電性を有するとともに耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、この後端側筐体５１の先端側には、はめ合いによって先端側筐体３１（具体的には第２先端側筐体３１２）の後端側が取り付けられるとともに、その後端側には、はめ込みによって接続部材５２が取り付けられる。
【0034】
一方、接続部材５２は、全体として柱状を呈する部材である。この接続部材５２は、絶縁性を有するＰＰＴ（Polypropylene Terephthalate：ポリプロピレンテレフタレート）等の合成樹脂材料によって構成された基材と、導電性を有する銅等の金属材料で構成された配線および端子等とを含んでいる。ただし、接続部材５２のうち、上述した後端側筐体５１と接触する部位（外周面）は合成樹脂材料で構成されており、この部位に金属材料を露出させない（接続部材５２と接触させない）ようになっている。また、接続部材５２の先端側には、それぞれが電気的な接続端子となる第１基板側端子５２１、第２基板側端子５２２および第３基板側端子５２３が、先端側に向かって突出して設けられている。これに対し、接続部材５２の後端側には、凹んだ形状を有するとともに後端側に向かって開口する開口部５２０が形成されている。そして、開口部５２０の内部には、接続ケーブル９０（図１参照）の接続対象となる第１接続端子５２ａ、第２接続端子５２ｂおよび第３接続端子５２ｃが、後端側に向かって突出して設けられている。ここで、第１基板側端子５２１は第１接続端子５２ａと、第２基板側端子５２２は第２接続端子５２ｂと、第３基板側端子５２３は第３接続端子５２ｃと、それぞれ電気的に接続されている。
【0035】
また、処理部５０は、先端側筐体３１および／または後端側筐体５１の内側に配置（収容）された、伝導部材５３、被覆部材５４、緩衝部材５５、収容部材５６、回路基板５７および保持部材５８をさらに備える。
【0036】
伝導部材５３は、全体として棒状を呈する部材である。この伝導部材５３は、導電性を有する真ちゅう等の金属材料によって構成されている。この伝導部材５３には、その先端に、中心線方向の中央部よりも直径が小さい先端側凸部５３ａが設けられており、その後端に、中心線方向の中央部よりも直径が小さい後端側凸部５３ｂが設けられている。この伝導部材５３は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の内側に、その後端側は収容部材５６の内側に、それぞれ位置している。また、伝導部材５３の先端側と後端側との間に位置する中間部は、第１加圧部材３７と支持部材３９とが重なる部位の内側、支持部材３９の内側および支持部材３９と収容部材とが重なる部位の内側に、それぞれ位置している。その結果、本実施の形態の伝導部材５３は、第１加圧部材３７と支持部材３９と収容部材５６とによって形成される金属製の筒状体に内包されている。そして、伝導部材５３は、第２加圧部材３８の後端側であって、回路基板５７の先端側に配置されている。また、伝導部材５３の先端側凸部５３ａの外径は、第２加圧部材３８の内径よりもわずかに大きい。さらに、伝導部材５３の後端側凸部５３ｂの外径は、被覆部材５４に設けられた後端保持部５４ａ（詳細は後述する）の内幅とほぼ同じである。さらにまた、伝導部材５３の中心線方向中央部の外径は、被覆部材５４の内径とほぼ同じである。伝導部材５３は、被覆部材５４に中心線方向に沿って設けられた貫通孔を貫通するように配置されており、先端側凸部５３ａは被覆部材５４の先端よりも先端側に突出し、後端側凸部５３ｂは被覆部材５４の後端側に設けられた凹部よりも後端側に突出している。そして、伝導部材５３の先端側凸部５３ａは、第２加圧部材３８の内側に挿入されることで、第２加圧部材３８と接触している。一方、伝導部材５３の後端側凸部５３ｂは、被覆部材５４に設けられた後端保持部５４ａにはめ込まれている。また、伝導部材５３の中心線方向中央部の外周面は、被覆部材５４の内周面と接触している。
【0037】
被覆部材５４は、全体として筒状を呈する部材である。この被覆部材５４は、絶縁性を有するＰＰＴ等の合成樹脂材料によって構成された基材と、導電性を有する銅等の金属材料で構成された配線および端子等とを含む。ただし、被覆部材５４のうち、支持部材３９、緩衝部材５５および収容部材５６と対向する部位（外周面）は、合成樹脂材料で構成されており、この部位に金属材料を露出させないようになっている。また、被覆部材５４の後端側には、金属材料で構成され、伝導部材５３の後端側凸部５３ｂをはめ込んで保持する後端保持部５４ａが設けられている。この被覆部材５４は、先端側筐体３１の内部に設けられており、上述した伝導部材５３と同じく、第１加圧部材３７と支持部材３９と収容部材５６とによって形成される金属製の筒状体に内包されている。そして、被覆部材５４は、第２加圧部材３８の後端側であって、回路基板５７の先端側に配置されている。この被覆部材５４の外周面は、先端側から後端側に向かって、外径が階段状に大きくなっていく形状を有している。この被覆部材５４の中央部には、中心線方向に沿って被覆部材５４を貫通する貫通孔が形成されている。また、被覆部材５４の先端側の外径は、支持部材３９の内径よりも小さく、被覆部材５４の後端側の外径は、収容部材５６の内径よりも小さい。さらに、被覆部材５４の内径は、伝導部材５３の中心線方向中央部の外径とほぼ同じである。そして、被覆部材５４の先端は、伝導部材５３の先端側に設けられ、自身の中心線方向中央部よりも若干外径が太い膨出部の後端と接触している。一方、被覆部材５４の後端は、回路基板５７の先端に接触している。また、被覆部材５４の外周面は、エアギャップを介して支持部材３９の内周面と対峙している。さらに、被覆部材５４の内周面は、伝導部材５３と接触している。
【0038】
緩衝部材５５は、全体として螺旋状を呈し、中心線方向に伸縮する弾性部材であるコイルスプリング（円筒型圧縮コイルバネ）である。この緩衝部材５５は、導電性を有し且つバネ性が高いリン青銅やステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）等の金属材料によって構成されている。この緩衝部材５５は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の外側に、その後端側は収容部材５６の外側に、その中間部は支持部材３９の外側に、それぞれ位置している。すなわち、緩衝部材５５は、第１加圧部材３７と支持部材３９と収容部材５６とに跨って配置されている。また、緩衝部材５５の外径は、先端側筐体３１（具体的には第２先端側筐体３１２）の内径よりも小さい。さらに、緩衝部材５５の内径は、第１加圧部材３７の後端の外径および収容部材５６の先端側の外径よりもわずかに小さい。そして、緩衝部材５５の外周は、エアギャップを介して先端側筐体３１と対峙している。一方、緩衝部材５５の先端側の内周は、第１加圧部材３７の後端側の外周面と接触し、緩衝部材５５の後端側の内周は、収容部材５６の先端側の外周面と接触している。また、緩衝部材５５の内周は、第１加圧部材３７の外周、支持部材３９の外周および収容部材５６の外周と対峙し、これらの内部に存在する被覆部材５４（および伝導部材５３）とは、直接には対峙しない。このように、緩衝部材５５の外周と先端側筐体３１の内周面との間に、エアギャップを設けることで、緩衝部材５５と先端側筐体３１とは、直接には接触しない。
【0039】
収容部材５６は、全体として筒状を呈する部材である。この収容部材５６は、導電性を有するリン青銅等の金属材料によって構成されている。この収容部材５６は、先端側筐体３１の内部と後端側筐体５１の内部とに跨って設けられている。そして、収容部材５６は、第１加圧部材３７の後端側であって、接続部材５２の先端側に配置されている。この収容部材５６の外周面および内周面は、先端側から後端側に向かって、外径および内径が階段状に大きくなっていく形状を有している。この収容部材５６の中央部には、中心線方向に沿って収容部材５６を貫通する貫通孔が形成されている。また、収容部材５６の先端側の外径は、先端側筐体３１の内径よりも小さく、収容部材５６の後端側の外径は、後端側筐体５１の内径よりも小さい。ここで、収容部材５６の外周面と先端側筐体３１の内周面との間には、相対的に先端側となる部位に第４絶縁リング４４が、相対的に後端側となる部位に第５絶縁リング４５が、それぞれ配置されている。さらに、収容部材５６の先端側の内径は、被覆部材５４の外径よりも大きく、収容部材５６の後端側の内径は、保持部材５８の外径よりわずかに小さく、収容部材５６の先端側と後端側との間に位置する中間部の内径は、回路基板５７の外径よりもわずかに大きい。そして、収容部材５６の先端側は、緩衝部材５５の後端側と接触しており、これらはレーザ溶接によって機械的かつ電気的に接続され一体化している。また、収容部材５６の先端側の内周面は、支持部材３９の後端側の外周面と対峙している。一方、収容部材５６の後端側は、エアギャップを介して接続部材５２と対峙している。また、収容部材５６の先端側の外周面は、第４絶縁リング４４、第５絶縁リング４５およびこれらによって形成されたエアギャップを介して先端側筐体３１と対峙し、収容部材５６の後端側の外周面は、エアギャップを介して後端側筐体５１と対峙している。
【0040】
回路基板５７は、全体として矩形板状を呈する部材である。この回路基板５７は、受けた圧力に応じて圧電素子３３が出力する微弱な電荷による電気信号（電荷信号：検出信号の一例）に、電気回路を用いた各種処理を施すものであって、所謂プリント配線板によって構成されている。この回路基板５７は、先端側筐体３１の内部と後端側筐体５１の内部とに跨って設けられている。また、回路基板５７は、伝導部材５３および被覆部材５４の後端側であって、接続部材５２の先端側に配置されている。さらに、この回路基板５７は、その全体が収容部材５６の内側に配置されており、回路基板５７の後端側の外周面と収容部材５６の後端側の内周面との間には、保持部材５８が設けられている。そして、回路基板５７の後端側には、上述した第１基板側端子５２１、第２基板側端子５２２および第３基板側端子５２３の接続対象となる受電端子５７ｃ、出力信号端子５７ｄおよび出力接地端子５７ｅが設けられている。ここで、受電端子５７ｃは第１基板側端子５２１と、出力信号端子５７ｄは第２基板側端子５２２と、出力接地端子５７ｅは第３基板側端子５２３と、それぞれ電気的に接続されている。なお、詳細は後述するが、受電端子５７ｃは回路基板５７に対する電源の供給に用いられ、出力信号端子５７ｄは回路基板５７からの信号の出力に用いられ、出力接地端子５７ｅは回路基板５７の接地に用いられる。回路基板５７の詳細については後述する。
【0041】
保持部材５８は、全体として筒状を呈する部材である。この保持部材５８は、絶縁性を有するＰＰＴ等の合成樹脂材料によって構成された基材と、導電性を有する銅等の金属材料で構成された配線等とを含んでいる。この保持部材５８は、先端側筐体３１の内部と後端側筐体５１の内部とに跨るとともに、収容部材５６の内側且つ回路基板５７の外側となる位置に設けられている。そして、保持部材５８は、第５絶縁リング４５の後端側であって、接続部材５２の先端側に配置されている。この保持部材５８の中央部には、中心線方向に沿って保持部材５８を貫通する貫通孔が形成されている。また、保持部材５８の外径は、収容部材５６の後端側の内径よりもわずかに大きい。さらに、保持部材５８の先端側の内径は、回路基板５７の外径よりもわずかに小さい。そして、保持部材５８の外周面は、収容部材５６の後端側の内周面と接触している。一方、保持部材５８の先端側の内周面は、回路基板５７の後端側の外周面と接触している。ここで，保持部材５８に設けられた配線は、その外周面において収容部材５６の内周面と接触し、その内周面において回路基板５７の入力接地端子５７ｂ（詳細は後述する）に接続される。
【0042】
ここで、本実施の形態では、先端側が一端側に、後端側が他端側に、それぞれ対応している。また、本実施の形態では、第２加圧部材３８および伝導部材５３が伝達部材の一例として、第１加圧部材３７および支持部材３９が第１筒状体の一例として、収容部材５６が第２筒状体の一例として、緩衝部材５５が伸縮部材の一例として、それぞれ機能している。さらに、本実施の形態では、ダイアフラムヘッド３２、先端側筐体３１および後端側筐体５１が外部筐体の一例として、ダイアフラムヘッド３２および先端側筐体３１の第１先端側筐体３１１が第１筐体の一例として、先端側筐体３１の第２先端側筐体３１２および後端側筐体５１が第２外部筐体の一例として、それぞれ機能している。
【0043】
［回路基板の構成］
図５は、圧力検出装置２０に設けられた回路基板５７の概略構成図である。
回路基板５７は、１または複数の電子部品（回路素子）を実装するための配線（回路パターン）が形成されたプリント配線基板５７１と、プリント配線基板５７１に実装された処理回路５７２とを有している。
図５は、圧力検出装置２０に設けられた回路基板５７の概略構成図である。
回路基板５７は、１または複数の電子部品（回路素子）を実装するための配線（回路パターン）が形成されたプリント配線基板５７１と、プリント配線基板５７１に実装された処理回路５７２とを有している。
【0044】
本実施の形態では、プリント配線基板５７１としてガラス布基材エポキシ樹脂をベースとした所謂ガラエポ基板を用いている。そして、回路基板５７には、入出力用の端子として、入力信号端子５７ａ、入力接地端子５７ｂ、受電端子５７ｃ、出力信号端子５７ｄおよび出力接地端子５７ｅが設けられている。
【0045】
ここで、入力信号端子５７ａには、圧力検出装置２０における『正の経路』（詳細は後述する）が接続され、入力接地端子５７ｂには、圧力検出装置２０における『負の経路』（詳細は後述する）が接続される。これに対し、受電端子５７ｃには第１基板側端子５２１が、出力信号端子５７ｄには第２基板側端子５２２が、出力接地端子５７ｅには第３基板側端子５２３が、それぞれ接続される（図３参照）。なお、回路基板５７では、入力接地端子５７ｂと出力接地端子５７ｅとが接続されている。
【0046】
また、処理回路５７２は、圧電素子３３から入力信号端子５７ａを介して入力されてくる電荷信号を積分して電圧信号に変換する積分回路５７２ａと、変換後の電圧信号を増幅して出力信号端子５７ｄに出力する増幅回路５７２ｂとを有している。ここで、積分回路５７２ａおよび増幅回路５７２ｂには、受電端子５７ｃを介して、これらを動作させるための電源電圧が供給される。また、積分回路５７２ａおよび増幅回路５７２ｂのグランドは、入力接地端子５７ｂおよび出力接地端子５７ｅに接続される。なお、この例において、処理回路５７２は、所謂集積回路（ＩＣ）で構成されている。
【0047】
［圧力検出装置における電気的な接続構造］
ここで、圧力検出装置２０における電気的な接続構造について説明を行う。
圧力検出装置２０において、圧電素子３３の後端側の端面（正極）は、金属製の後端電極部材３６と電気的に接続され、後端電極部材３６は、金属製の第２加圧部材（コイルスプリング）３８を介して、金属製の伝導部材５３に接続される。そして、金属製の伝導部材５３は、基本的に絶縁体で構成された被覆部材５４のうち、金属製の後端保持部５４ａと電気的に接続され、後端保持部５４ａは、回路基板５７に設けられた入力信号端子５７ａと電気的に接続される。以下では、圧電素子３３の後端側の面から、後端電極部材３６、第２加圧部材３８、伝導部材５３および後端保持部５４ａを介して、回路基板５７の入力信号端子５７ａに至る電気的な経路を、『正の経路』と称する。
ここで、圧力検出装置２０における電気的な接続構造について説明を行う。
圧力検出装置２０において、圧電素子３３の後端側の端面（正極）は、金属製の後端電極部材３６と電気的に接続され、後端電極部材３６は、金属製の第２加圧部材（コイルスプリング）３８を介して、金属製の伝導部材５３に接続される。そして、金属製の伝導部材５３は、基本的に絶縁体で構成された被覆部材５４のうち、金属製の後端保持部５４ａと電気的に接続され、後端保持部５４ａは、回路基板５７に設けられた入力信号端子５７ａと電気的に接続される。以下では、圧電素子３３の後端側の面から、後端電極部材３６、第２加圧部材３８、伝導部材５３および後端保持部５４ａを介して、回路基板５７の入力信号端子５７ａに至る電気的な経路を、『正の経路』と称する。
【0048】
一方、圧力検出装置２０において、圧電素子３３の先端側の端面（負極）は、金属製の先端電極部材３５と電気的に接続され、先端電極部材３５は、金属製の第１加圧部材３７（および金属製の支持部材３９）を介して、金属製の緩衝部材５５と電気的に接続される。そして、金属製の緩衝部材５５は、金属製の収容部材５６と電気的に接続され、収容部材５６は、基本的に絶縁体で構成された保持部材５８に設けられた金属製の配線を介して、回路基板５７に設けられた入力接地端子５７ｂと電気的に接続される。以下では、圧電素子３３の先端側の面から、先端電極部材３５、第１加圧部材３７（支持部材３９）、緩衝部材５５、収容部材５６および保持部材５８の配線を介して、回路基板５７の入力接地端子５７ｂに至る電気的な経路を、『負の経路』と称する。
【0049】
他方、圧力検出装置２０において、金属製の先端側筐体３１（第１先端側筐体３１１および第２先端側筐体３１２）は、金属製のダイアフラムヘッド３２および金属製の後端側筐体５１と電気的に接続されている。以下では、ダイアフラムヘッド３２から先端側筐体３１を介して後端側筐体５１に至る電気的な経路を、『筐体経路』と称する。
【0050】
このように、本実施の形態の圧力検出装置２０では、正の経路の外側に負の経路が存在している。そして、正の経路と負の経路とは、絶縁パイプ４０、第１絶縁リング４１、被覆部材５４およびこれらにより形成されるエアギャップによって、電気的に絶縁されている。
【0051】
また、この圧力検出装置２０では、負の経路の外側に筐体経路が存在している。そして、負の経路と筐体経路とは、絶縁プレート３４、第２絶縁リング４２、第３絶縁リング４３、第４絶縁リング４４、第５絶縁リング４５およびこれらにより形成されるエアギャップによって、電気的に絶縁されている。
【0052】
そして、この圧力検出装置２０では、正の経路と負の経路とが電気的に絶縁され、且つ、負の経路と筐体経路とが電気的に絶縁されることにより、正の経路と筐体経路とが、電気的に絶縁されていることになる。
【0053】
なお、以下の説明においては、『筐体経路』を構成する、先端側筐体３１、ダイアフラムヘッド３２および後端側筐体５１を、まとめて「筐体６０」と称することがある（図２および図３参照）。また、以下の説明においては、『負の経路』を構成する、先端電極部材３５、第１加圧部材３７、支持部材３９、緩衝部材５５および収容部材５６を、まとめて「遮へい体７０」と称することがある（図２参照）。
【0054】
ここで、本実施の形態では、遮へい体７０を構成する、第１加圧部材３７、支持部材３９および収容部材５６によって、軸方向に伸びる筒状体を形成するとともに、第１加圧部材３７および支持部材３９と収容部材５６とを、円筒型圧縮コイルバネからなる緩衝部材５５を用いて電気的に接続している。そして、これらに先端電極部材３５を加えた遮へい体７０（負の経路）の内部に、圧電素子３３を収容するとともに、正の経路を構成する後端電極部材３６、第２加圧部材３８および伝導部材５３を収容している。また、本実施の形態では、遮へい体７０の内部に、正の経路および負の経路が接続された回路基板５７も収容している。
【0055】
また、筐体６０は、圧力検出装置２０において外部に露出する部位であり、特にダイアフラムヘッド３２は、燃焼に伴って酸性度が高くなる燃焼室Ｃに対峙する部位である。これに対し、遮へい体７０は、圧力検出装置２０において筐体６０の内部に収容される部位であり、この例においては、負の経路を形成する部位でもある。このため、遮へい体７０は、筐体６０よりも導電性が高い材料で構成することが好ましく、また、筐体６０は、遮へい体７０よりも耐酸性が高い材料で構成することが好ましい。
【0056】
［圧力検出装置の組立手順］
ここで、本実施の形態の圧力検出装置２０の組立手順について説明を行う。（第１構造物の組立）
まず、第１先端側筐体３１１の先端側とダイアフラムヘッド３２の裏面側（凸部３２ｃ側）とを対向させて両者を突き当てる。そして、この状態で、第１先端側筐体３１１とダイアフラムヘッド３２との境界部を、少なくとも一周にわたってレーザ溶接して固定する。以下では、第１先端側筐体３１１およびダイアフラムヘッド３２を含む構造物を、「第１構造物」と称する。
ここで、本実施の形態の圧力検出装置２０の組立手順について説明を行う。（第１構造物の組立）
まず、第１先端側筐体３１１の先端側とダイアフラムヘッド３２の裏面側（凸部３２ｃ側）とを対向させて両者を突き当てる。そして、この状態で、第１先端側筐体３１１とダイアフラムヘッド３２との境界部を、少なくとも一周にわたってレーザ溶接して固定する。以下では、第１先端側筐体３１１およびダイアフラムヘッド３２を含む構造物を、「第１構造物」と称する。
【0057】
（第２構造物の組立）
また、第１加圧部材３７の内部に、第１加圧部材３７の後端側から、先端電極部材３５、絶縁パイプ４０、圧電素子３３、後端電極部材３６、第１絶縁リング４１、支持部材３９を、この順で挿入する。このとき、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａが後端側を向くようにする。この状態で、第１加圧部材３７に対する支持部材３９の中心線方向の位置調整を行い、第１加圧部材３７および支持部材３９を介して圧電素子３３にかかる荷重（予荷重）を調整する。
また、第１加圧部材３７の内部に、第１加圧部材３７の後端側から、先端電極部材３５、絶縁パイプ４０、圧電素子３３、後端電極部材３６、第１絶縁リング４１、支持部材３９を、この順で挿入する。このとき、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａが後端側を向くようにする。この状態で、第１加圧部材３７に対する支持部材３９の中心線方向の位置調整を行い、第１加圧部材３７および支持部材３９を介して圧電素子３３にかかる荷重（予荷重）を調整する。
【0058】
そして、第１加圧部材３７に対する支持部材３９の中心線方向の位置調整が完了した後、第１加圧部材３７と支持部材３９とを、少なくとも一周にわたってレーザ溶接して固定する。以下では、このようにして得られた、圧電素子３３、先端電極部材３５、後端電極部材３６、第１加圧部材３７、支持部材３９、絶縁パイプ４０および第１絶縁リング４１を含む構造物を、「第２構造物」と称する。
【0059】
（第３構造物（先端側構造物）の組立）
続いて、第２構造物を構成する第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部に、第１加圧部材３７の先端側から、絶縁プレート３４を装着する（はめ込む）。そして、第１構造物の内部に、第１構造物（第１先端側筐体３１１）の後端側から、絶縁プレート３４の装着部位を先端側として第２構造物を挿入する。これに伴い、絶縁プレート３４の先端側の面は、第１構造物を構成するダイアフラムヘッド３２の裏面側に設けられた凸部３２ｃに突き当たる。また、絶縁プレート３４の後端側の面は、第２構造物を構成する先端電極部材３５の先端側の面に突き当たる。さらに、第１構造物を構成するダイアフラムヘッド３２の凹部３２ｂの後端側の面と、第２構造物を構成する第１加圧部材３７の先端側の面との間には、エアギャップが形成される。
続いて、第２構造物を構成する第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部に、第１加圧部材３７の先端側から、絶縁プレート３４を装着する（はめ込む）。そして、第１構造物の内部に、第１構造物（第１先端側筐体３１１）の後端側から、絶縁プレート３４の装着部位を先端側として第２構造物を挿入する。これに伴い、絶縁プレート３４の先端側の面は、第１構造物を構成するダイアフラムヘッド３２の裏面側に設けられた凸部３２ｃに突き当たる。また、絶縁プレート３４の後端側の面は、第２構造物を構成する先端電極部材３５の先端側の面に突き当たる。さらに、第１構造物を構成するダイアフラムヘッド３２の凹部３２ｂの後端側の面と、第２構造物を構成する第１加圧部材３７の先端側の面との間には、エアギャップが形成される。
【0060】
そして、第１構造物に対し絶縁プレート３４および第２構造物を挿入した状態で、第１先端側筐体３１１の内周面と第１加圧部材３７の外周面との間の隙間に、後端側から、第２絶縁リング４２および第３絶縁リング４３を、この順で挿入する。これにより、絶縁プレート３４、第２絶縁リング４２および第３絶縁リング４３を介して、第１構造物および第２構造物の相対的な位置決めがなされる。以下では、このようにして得られた、第１構造物、第２構造物、絶縁プレート３４、第２絶縁リング４２および第３絶縁リング４３を含む構造物を、「第３構造物（先端側構造物）」と称する。
【0061】
（第４構造物の組立）
一方、上記第３構造物（先端側構造物）の組立とは別工程にて、被覆部材５４の内部に、被覆部材５４の先端側から、後端側凸部５３ｂを後端側として伝導部材５３を挿入する。このとき、伝導部材５３の後端側に設けられた後端側凸部５３ｂは、被覆部材５４に設けられた後端保持部５４ａにはまり込む。また、伝導部材５３の先端側に設けられた先端側凸部５３ａは、被覆部材５４よりも先端側に突出することで、外部に露出する。次に、被覆部材５４にはめ込まれた伝導部材５３の先端側凸部５３ａに対し、伝導部材５３の先端側から、第２加圧部材３８を装着する（はめ込む）。そして、第２加圧部材３８の後端側と伝導部材５３の先端側凸部５３ａとを圧入して固定する。以下では、伝導部材５３および被覆部材５４を含む構造物を、「第４構造物」と称する。
一方、上記第３構造物（先端側構造物）の組立とは別工程にて、被覆部材５４の内部に、被覆部材５４の先端側から、後端側凸部５３ｂを後端側として伝導部材５３を挿入する。このとき、伝導部材５３の後端側に設けられた後端側凸部５３ｂは、被覆部材５４に設けられた後端保持部５４ａにはまり込む。また、伝導部材５３の先端側に設けられた先端側凸部５３ａは、被覆部材５４よりも先端側に突出することで、外部に露出する。次に、被覆部材５４にはめ込まれた伝導部材５３の先端側凸部５３ａに対し、伝導部材５３の先端側から、第２加圧部材３８を装着する（はめ込む）。そして、第２加圧部材３８の後端側と伝導部材５３の先端側凸部５３ａとを圧入して固定する。以下では、伝導部材５３および被覆部材５４を含む構造物を、「第４構造物」と称する。
【0062】
（第５構造物の組立）
また、緩衝部材５５の内部に、緩衝部材５５の後端側から、相対的に径が小さい（細い）部位を先端側として収容部材５６を挿入する。そして、収容部材５６の先端側の外周面に緩衝部材５５の後端側をはめ込んだ状態で、収容部材５６と緩衝部材５５とを、少なくとも一周にわたってレーザ溶接により接合して固定する。以下では、このようにして得られた、緩衝部材５５および収容部材５６を含む構造物を、「第５構造物」と称する。
また、緩衝部材５５の内部に、緩衝部材５５の後端側から、相対的に径が小さい（細い）部位を先端側として収容部材５６を挿入する。そして、収容部材５６の先端側の外周面に緩衝部材５５の後端側をはめ込んだ状態で、収容部材５６と緩衝部材５５とを、少なくとも一周にわたってレーザ溶接により接合して固定する。以下では、このようにして得られた、緩衝部材５５および収容部材５６を含む構造物を、「第５構造物」と称する。
【0063】
（第６構造物の組立）
次に、第５構造物の内部に、第５構造物（収容部材５６）の後端側から、伝導部材５３の先端側凸部５３ａを先端側として第４構造物を挿入する。そして、収容部材５６の内側に設けられた段差部（先端側および後端側の二箇所）に、被覆部材５４の外側に設けられた段差部（先端側および後端側の二箇所）を突き当てた状態で、収容部材５６の後端側から、回路基板５７および保持部材５８を、この順で挿入する。以下では、このようにして得られた、第４構造物、第５構造物、回路基板５７および保持部材５８を含む構造物を、「第６構造物」と称する。
次に、第５構造物の内部に、第５構造物（収容部材５６）の後端側から、伝導部材５３の先端側凸部５３ａを先端側として第４構造物を挿入する。そして、収容部材５６の内側に設けられた段差部（先端側および後端側の二箇所）に、被覆部材５４の外側に設けられた段差部（先端側および後端側の二箇所）を突き当てた状態で、収容部材５６の後端側から、回路基板５７および保持部材５８を、この順で挿入する。以下では、このようにして得られた、第４構造物、第５構造物、回路基板５７および保持部材５８を含む構造物を、「第６構造物」と称する。
【0064】
（第７構造物（後端側構造物）の組立）
続いて、第２先端側筐体３１２の内部に、第２先端側筐体３１２の後端側から、第４絶縁リング４４および第５絶縁リング４５を挿入し、さらに、伝導部材５３の先端側凸部５３ａを先端側として第６構造物を挿入する。その結果、第２先端側筐体３１２の内側且つ先端側に設けられた段差部と、収容部材５６の外側且つ先端側に設けられた段差部とが、第４絶縁リング４４を介して突き当たる。また、第２先端側筐体３１２の内側且つ後端側に設けられた段差部と、収容部材５６の外側且つ後端端側に設けられた段差部とが、第５絶縁リング４５を介して突き当たる。このとき、第６構造物に設けられた緩衝部材５５の先端側の端部は、第２先端側筐体３１２の先端側の端面よりも先端側に突出した位置に存在する。また、このとき、第６構造物に設けられた収容部材５６の後端側の端部は、第２先端側筐体３１２の後端側の端面よりも後端側に突出した位置に存在する。以下では、第２先端側筐体３１２、第４絶縁リング４４、第５絶縁リング４５および第６構造物を含む構造物を、「第７構造物（後端側構造物）」と称する。
続いて、第２先端側筐体３１２の内部に、第２先端側筐体３１２の後端側から、第４絶縁リング４４および第５絶縁リング４５を挿入し、さらに、伝導部材５３の先端側凸部５３ａを先端側として第６構造物を挿入する。その結果、第２先端側筐体３１２の内側且つ先端側に設けられた段差部と、収容部材５６の外側且つ先端側に設けられた段差部とが、第４絶縁リング４４を介して突き当たる。また、第２先端側筐体３１２の内側且つ後端側に設けられた段差部と、収容部材５６の外側且つ後端端側に設けられた段差部とが、第５絶縁リング４５を介して突き当たる。このとき、第６構造物に設けられた緩衝部材５５の先端側の端部は、第２先端側筐体３１２の先端側の端面よりも先端側に突出した位置に存在する。また、このとき、第６構造物に設けられた収容部材５６の後端側の端部は、第２先端側筐体３１２の後端側の端面よりも後端側に突出した位置に存在する。以下では、第２先端側筐体３１２、第４絶縁リング４４、第５絶縁リング４５および第６構造物を含む構造物を、「第７構造物（後端側構造物）」と称する。
【0065】
（圧力検出装置の組立）
第３構造物に対し、第３構造物（支持部材３９）の後端側から、伝導部材５３の先端側凸部５３ａを先端側として第７構造物を近づけていく。その結果、第３構造物を構成する第１加圧部材３７の後端側の外周面に、第７構造物を構成する緩衝部材５５の先端側がはまり込む。このとき、第７構造体において、緩衝部材５５の先端側の端部は、第２先端側筐体３１２の先端側の端面よりも先端側に突出した位置にある。そして、第１加圧部材３７の後端側と緩衝部材５５の先端側とを、少なくとも一周にわたってレーザ溶接により接合して固定する。
第３構造物に対し、第３構造物（支持部材３９）の後端側から、伝導部材５３の先端側凸部５３ａを先端側として第７構造物を近づけていく。その結果、第３構造物を構成する第１加圧部材３７の後端側の外周面に、第７構造物を構成する緩衝部材５５の先端側がはまり込む。このとき、第７構造体において、緩衝部材５５の先端側の端部は、第２先端側筐体３１２の先端側の端面よりも先端側に突出した位置にある。そして、第１加圧部材３７の後端側と緩衝部材５５の先端側とを、少なくとも一周にわたってレーザ溶接により接合して固定する。
【0066】
第３構造物の支持部材３９と第７構造物の緩衝部材５５とを接合した後、第３構造物および第７構造物に対し、軸方向に、緩衝部材５５を圧縮させるための力を加える。すると、緩衝部材５５が軸方向に縮むことに伴い、第７構造物を構成する第４構造物（伝導部材５３、被覆部材５４および第２加圧部材３８）の先端側が、第３構造物の後端側から、支持部材３９および第１絶縁リング４１を介して後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａへと到達する孔に挿入される。また、緩衝部材５５が軸方向に縮むことに伴い、第７構造物を構成する第２先端側筐体３１２の先端側且つ内部に、第３構造物を構成する第１先端側筐体３１１の後端側が収容される。
【0067】
そして、緩衝部材５５の圧縮に伴って、第７構造物を構成する第２先端側筐体３１２の先端側の端面が、第３構造物を構成する第１先端側筐体３１１の外周面に設けられた段差部に突き当たる。このとき、第３構造物を構成する後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａの後端側の面に、第７構造物を構成する第２加圧部材３８の先端側が突き当たる。ただし、この状態において、第７構造物を構成する伝導部材５３の先端側凸部５３ａは、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａの後端側の面には接触しない。また、このとき、第７構造物を構成する収容部材５６の先端側且つ内部に、第３構造物を構成する支持部材３９の後端側が収容される。すなわち、支持部材３９の後端側と収容部材５６の先端側とは、軸方向においてオーバーラップする。なお、このとき、緩衝部材５５は、自由長さと密着高さとの間の長さとなっており、隣接する金属線同士の間には隙間が存在している。
【0068】
続いて、第３構造物の第１先端側筐体３１１と第７構造物の第２先端側筐体３１２とを突き当てた状態で、第１先端側筐体３１１と第２先端側筐体３１２との境界部を、少なくとも一周にわたってレーザ溶接して固定する。以上により、圧力検出装置２０の組立が完了する。
【0069】
［圧力検出装置による圧力検出動作］
では、圧力検出装置２０による圧力検出動作について説明を行う。
内燃機関１０が動作しているとき、ダイアフラムヘッド３２の圧力受面３２ａに、燃焼室Ｃ内で発生した圧力（燃焼圧）が付与される。ダイアフラムヘッド３２では、圧力受面３２ａが受けた圧力が裏側の凸部３２ｃに伝達され、さらに凸部３２ｃから絶縁プレート３４へと伝達される。そして、絶縁プレート３４に伝達された圧力は先端電極部材３５へと伝達されることで、先端電極部材３５と後端電極部材３６とに挟まれた圧電素子３３に作用し、圧電素子３３では、受けた圧力に応じた電荷が生じる。圧電素子３３に生じた電荷は、正の経路すなわち後端電極部材３６、第２加圧部材３８、伝導部材５３および後端保持部５４ａを介して、回路基板５７の入力信号端子５７ａに電荷信号として供給される。回路基板５７に供給された電荷信号は、積分回路５７２ａで積分処理されることで電圧信号に変換され、さらに増幅回路５７２ｂで増幅処理されることで出力信号とされる。そして、増幅回路５７２ｂから出力された出力信号は、回路基板５７の出力信号端子５７ｄから、接続部材５２に設けられた第２基板側端子５２２および第２接続端子５２ｂを介して、外部（ここでは接続ケーブル９０および制御装置８０）に送信される。
では、圧力検出装置２０による圧力検出動作について説明を行う。
内燃機関１０が動作しているとき、ダイアフラムヘッド３２の圧力受面３２ａに、燃焼室Ｃ内で発生した圧力（燃焼圧）が付与される。ダイアフラムヘッド３２では、圧力受面３２ａが受けた圧力が裏側の凸部３２ｃに伝達され、さらに凸部３２ｃから絶縁プレート３４へと伝達される。そして、絶縁プレート３４に伝達された圧力は先端電極部材３５へと伝達されることで、先端電極部材３５と後端電極部材３６とに挟まれた圧電素子３３に作用し、圧電素子３３では、受けた圧力に応じた電荷が生じる。圧電素子３３に生じた電荷は、正の経路すなわち後端電極部材３６、第２加圧部材３８、伝導部材５３および後端保持部５４ａを介して、回路基板５７の入力信号端子５７ａに電荷信号として供給される。回路基板５７に供給された電荷信号は、積分回路５７２ａで積分処理されることで電圧信号に変換され、さらに増幅回路５７２ｂで増幅処理されることで出力信号とされる。そして、増幅回路５７２ｂから出力された出力信号は、回路基板５７の出力信号端子５７ｄから、接続部材５２に設けられた第２基板側端子５２２および第２接続端子５２ｂを介して、外部（ここでは接続ケーブル９０および制御装置８０）に送信される。
【0070】
ここで、圧電素子３３で生じる電荷は、一般的に数ｐＣ（ピコクーロン）から数百ｐＣ程度の微小量である。そのため、上記のように複数の部材からなる電荷信号の導通経路において導通特性の長期的安定性を得るためには、部材間の接合方法は、溶接接合が好適である。内燃機関１０のように、圧力検出装置２０の利用環境の温度において高温と低温とが繰り返えされる場合、電荷の導通経路の接合箇所が接触接合であると、接触接合面において、高温酸化等により接触抵抗値の変化が発生する。そして、接触接合面の接触抵抗値が高くなれば、接合箇所の電荷の電導特性が低下し、圧力検出装置２０の出力値が正常値よりも低くなる懸念がある。接合箇所を溶接とすれば、そのような懸念を解決できる。
【0071】
［緩衝部材５５の溶接］
上記の構成および組立の説明において、緩衝部材５５に関して、先端側の内周が第１加圧部材３７の後端側の外周面と接触し、後端側の内周が収容部材５６の先端側の外周面と接触しており、レーザ溶接によって接合し固定することを述べた。以下に、緩衝部材５５の溶接について、さらに詳細に説明する。
上記の構成および組立の説明において、緩衝部材５５に関して、先端側の内周が第１加圧部材３７の後端側の外周面と接触し、後端側の内周が収容部材５６の先端側の外周面と接触しており、レーザ溶接によって接合し固定することを述べた。以下に、緩衝部材５５の溶接について、さらに詳細に説明する。
【0072】
図６は、緩衝部材５５を構成するスプリングの形状を示す図である。緩衝部材５５を構成するスプリングは、円筒型圧縮コイルバネである。このスプリングは、バネとして作用する有効巻き部５５ａと、有効巻き部５５ａの両端に設けられた座巻き部５５ｂとを備える。座巻き部５５ｂは、巻き線の間隔が詰まっており、圧縮バネとして作用しない。座巻き部５５ｂは、スプリングの軸方向に、ある程度の長さを有する。一例として、座巻き部５５ｂの巻き数を３巻き以上としても良い。図６に示す例では、両端の座巻き部５５ｂをそれぞれ５巻きとしている。本実施の形態では、この座巻き部５５ｂを溶接部として用いる。
【0073】
図７は、緩衝部材５５の溶接方法を示す図である。図７では、緩衝部材５５の後端側が収容部材５６に装着された状態を示し、緩衝部材５５の先端側を省略している。収容部材５６は、対象物の一例である。図７に示すように、収容部材５６は、緩衝部材５５に後端側から挿入されており、緩衝部材５５の後端側の内周は、収容部材５６の先端側の外周面と接触している。この状態で、緩衝部材５５の座巻き部５５ｂの外側からレーザが照射されると、緩衝部材５５が溶融し、その熱により収容部材５６の外周面を溶融させる。これにより、緩衝部材５５と収容部材５６とが接合される。
【0074】
さらに詳しくは、レーザは、緩衝部材５５の座巻き部５５ｂの中間に対して、軸方向と交差する方向に連続的に少なくとも一周にわたって照射される。座巻き部５５ｂの中間とは、座巻き部５５ｂのうち、緩衝部材５５を構成するスプリングの末端、および、座巻き部５５ｂと有効巻き部５５ａとの境界部分を除く部位である。言い換えれば、座巻き部５５ｂの中間とは、座巻き部５５ｂの端部を除く部位である。また、軸方向と交差する方向とは、緩衝部材５５の外周を周回する方向である。一例として、図７に示すように、収容部材５６に緩衝部材５５を装着した状態で、座巻き部５５ｂの中間を狙い位置として外側からレーザを照射し、緩衝部材５５および収容部材５６を軸周りに回転させることにより、緩衝部材５５の周方向に沿って連続的に溶接を行うことができる。
【0075】
本実施の形態では、座巻き部５５ｂの巻き数（座巻き数）を複数（例えば、３巻き以上）とすることにより、座巻き部５５ｂが、緩衝部材５５のスプリングの軸方向にある程度の長さを有する構成とした。これにより、レーザの狙い位置が多少ずれても座巻き部５５ｂの中間に対してレーザを照射することができる。圧力検出装置２０は複数の部品により構成されているため、各部品の位置には組立部品公差（組立公差）によるずれが発生し得る。したがって、緩衝部材５５の軸方向における座巻き部５５ｂの長さが、この組立部材公差よりも大きければ、この公差によるレーザの狙い位置のずれを吸収し、座巻き部５５ｂの中間で溶接がなされる。このため、溶接位置のロバスト性が高く、量産性の向上に寄与すると共に、溶接位置の精度を高めるために溶接装置の機構が複雑化することを抑制し得る。
【0076】
本実施の形態では、座巻き部５５ｂの中間に対してレーザ溶接を行うこととし、座巻き部５５ｂの端部に対してはレーザ溶接を行わない。座巻き部５５ｂの一方の端部は、緩衝部材５５を構成するスプリングの末端に該当する。この部位に対してレーザの照射による熱エネルギーが加えられると、スプリングの巻き線として形成された線材が外側へ開いてしまう可能性がある。この場合、外側へ開いた線材の末端が、他の部品に接触して破損させる恐れがある。また、緩衝部材５５は、圧力検出装置２０の電気的な接続構造において、負の経路を構成する。そして、緩衝部材５５の外側に位置する先端側筐体３１は、筐体経路を構成しており、緩衝部材５５と先端側筐体３１とは絶縁されている。しかし、外側へ開いた緩衝部材５５の線材の末端が先端側筐体３１に接触すると、これらの電気経路が短絡してしまう。
【0077】
また、座巻き部５５ｂの他方の端部は、座巻き部５５ｂと有効巻き部５５ａとの境界に該当する。この部位に対してレーザの照射による熱エネルギーが加えられると、有効巻き部５５ａにも熱が伝わり、有効巻き部５５ａのバネ定数が変化して、故障が発生しやすくなる可能性がある。また、有効巻き部５５ａは、座巻き部５５ｂと比較してピッチ（線材の間隔）が大きい。このため、座巻き部５５ｂのようにレーザが複数本の巻き線が密に並ぶ箇所に照射されるのではなく、１本の巻き線のみに照射される結果、巻き線が焼き切れる可能性がある。この場合、緩衝部材５５が収容部材５６に対して固定されない、焼き切れた箇所が上記のスプリングの末端と同様に外側へ開いてしまう等の不具合が生じる可能性がある。
【0078】
本実施の形態では、座巻き部５５ｂの中間に対してレーザ溶接を行うことにより、上記の不具合の発生を抑制する。また、座巻き部５５ｂにおいて周方向に連続的に溶接することにより、スポット溶接等と比較して、接合面積が大きく接合強度を高め得る。座巻き部５５ｂに照射されるレーザは、座巻き部５５ｂの巻き線を溶融させ、さらにその熱により収容部材５６の外周面を溶融させるものであり、例えば、ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）が用いられる。
【0079】
座巻き部５５ｂに対するレーザの照射は、座巻き部５５ｂの周方向に沿って行われる。より好ましくは、座巻き部５５ｂの周方向に沿って少なくとも一周にわたってレーザが照射される。一例として、緩衝部材５５と収容部材５６とを接合させるために１周にわたってレーザを照射した後、この溶接によって生じたビードを軽減させるために、１回目よりも弱いレーザをさらに１周にわたって照射しても良い。
【0080】
以上、緩衝部材５５と収容部材５６との溶接について詳細に説明したが、緩衝部材５５の先端側と第１加圧部材３７との溶接に関しても同様である。この場合、第１加圧部材３７は、対象物の一例である。図６に示したように、緩衝部材５５は、両端に座巻き部５５ｂを有している。したがって、特に図示しないが、緩衝部材５５の先端側の座巻き部５５ｂが第１加圧部材３７の後端側の外周面にはまり込んだ状態で、座巻き部５５ｂの中間に対してレーザを照射することにより、緩衝部材５５の先端側の座巻き部５５ｂと第１加圧部材３７とを溶接する。
【0081】
（第２加圧部材３８への適用）
本実施の形態では、図４を参照して説明したように、第２加圧部材３８にもスプリング（円筒型圧縮コイルバネ）を用いている。そこで、この第２加圧部材３８と、第２加圧部材３８の接合対象物との接合においても、上記の緩衝部材５５における溶接と同様の手法による溶接を行うことができる。この場合、図６を参照して説明したスプリングと同様に、第２加圧部材３８に有効巻き部と座巻き部とを設ける。そして、この座巻き部において溶接を行う。
本実施の形態では、図４を参照して説明したように、第２加圧部材３８にもスプリング（円筒型圧縮コイルバネ）を用いている。そこで、この第２加圧部材３８と、第２加圧部材３８の接合対象物との接合においても、上記の緩衝部材５５における溶接と同様の手法による溶接を行うことができる。この場合、図６を参照して説明したスプリングと同様に、第２加圧部材３８に有効巻き部と座巻き部とを設ける。そして、この座巻き部において溶接を行う。
【0082】
ところで、図４を参照して説明した構成では、第２加圧部材３８の先端側において、後端電極部材３６の後端側の面の中央部に形成された座ぐり穴３６ａに第２加圧部材３８を挿入した。これに対し、後端電極部材３６の後端側の面の中央部に突出部を設け、この突出部を第２加圧部材３８に挿入させる構成としても良い。このとき、第２加圧部材３８の先端側にも座巻き部が形成されているものとする。このような構成において、後端電極部材３６の突出部を第２加圧部材３８の先端側に挿入した状態で、後端電極部材３６と第２加圧部材３８とを溶接しても良い。
【0083】
図８は、第２加圧部材３８と伝導部材５３および後端電極部材３６とを接合した状態を示す図である。図８に示す例では、第２加圧部材３８は、有効巻き部３８ａと、有効巻き部３８ａの両端側に設けられた座巻き部３８ｂとを有する。図６を参照して説明した緩衝部材５５の座巻き部５５ｂと同様に、第２加圧部材３８の座巻き部３８ｂは、スプリングの軸方向にある程度の長さを有する。図８に示す例では、第２加圧部材３８の両端の座巻き部３８ｂをそれぞれ５巻きとしている。この例では、この座巻き部３８ｂを溶接部として用いる。
【0084】
また、図８に示す例では、圧電素子３３の後端側（図８において、下方）に配置された後端電極部材３６の後端側の面の中央部には突出部３６ｂが設けられている。かかる構成では、突出部３６ｂの外径は、第２加圧部材３８の先端の内径よりもわずかに大きい。そして、後端電極部材３６の突出部３６ｂが、第２加圧部材３８の先端側（図８において、上方）の座巻き部３８ｂに挿入されている。また、第２加圧部材３８の後端側の座巻き部３８ｂには、伝導部材５３の先端側凸部５３ａが挿入されている。これにより、第２加圧部材３８の先端側と後端電極部材３６とが接触し、第２加圧部材３８の後端側と伝導部材５３とが接触している。第２加圧部材３８の後端側、後端電極部材３６および伝導部材５３と、支持部材３９および第１絶縁リング４１との関係は、図４を参照して上述した構成と同様である。図８に示す例において、伝導部材５３（先端側凸部５３ａ）および後端電極部材３６（突出部３６ｂ）は、対象物の一例である。
【0085】
第２加圧部材３８と伝導部材５３の先端凸部５３ａとの関係について、図８および図４を参照してさらに説明する。先端側凸部５３ａの長さは、先端側凸部５３ａの先端が第２加圧部材３８の有効巻き部３８ａの中央部、図４に示すように、第１絶縁リング４１の貫通孔の内周面に対向する位置に達する長さとすることができる。このように、先端凸部５３ａの先端位置を有効巻き部３８ａに達する構成とすると、第２加圧部材３８がその中心軸に直交する方向に振動した場合でも、その振動が先端凸部５３ａにより規制され、振動距離（振幅）が抑制される。そのため、この振動による第２加圧部材３８と支持部材３９の内周面との接触を防止でき、第２加圧部材３８と支持部材３９との電気的短絡が防止できる。また、第２加圧部材３８とその周辺部材との位置変化（距離）も抑制されるため、第２加圧部材３８と周辺部材との間の静電容量の変化も抑制することができ、圧力検出装置２０の出力が安定する。
【0086】
一方、先端側凸部５３ａの長さは、先端側凸部５３ａの先端が第２加圧部材３８の座巻部３８ｂと有効巻き部３８ａとの境界部に達する程度の長さとしても良い。この場合、第２加圧部材３８がその中心軸に直交する方向に振動した場合でも、有効巻き部３８ａと先端凸部５３ａとは接触しない。そのため、有効巻き部３８ａと先端凸部５３ａとの接触による電気的な経路におけるインピーダンスの変化が抑制され、圧力検出装置２０の出力が安定する。
【0087】
このような構成において、第２加圧部材３８の後端側に伝導部材５３の先端側凸部５３ａが挿入された状態で、第２加圧部材３８の後端側の座巻き部３８ｂの中間を狙い位置としてレーザ溶接を行い得る。また、第２加圧部材３８の先端側に後端電極部材３６の突出部３６ｂが挿入された状態で、第２加圧部材３８の先端側の座巻き部３８ｂの中間を狙い位置としてレーザ溶接を行い得る。座巻き部３８ｂの中間とは、図７を参照して説明した緩衝部材５５の座巻き部５５ｂの中間と同様に、座巻き部３８ｂのうち、第２加圧部材３８を構成するスプリングの末端、および、座巻き部３８ｂと有効巻き部３８ａとの境界部分を除く部位である。そして、第２加圧部材３８の座巻き部３８ｂの中間に対し、軸方向と交差する方向に連続的に少なくとも一周にわたってレーザを照射することにより溶接が行われる。その他、レーザ溶接における具体的な手法は、図７を参照して説明した緩衝部材５５に対するレーザ溶接と同様である。
【0088】
なお、圧力検出装置２０の組み立て工程では、被覆部材５４にはめ込まれた伝導部材５３の先端側凸部５３ａに対し、伝導部材５３の先端側から、第２加圧部材３８を装着し、第４構造物を組み立てた（「第４構造物の組立」参照）。そして、後端電極部材３６、支持部材３９および第１絶縁リング４１を含む第３構造物の後端側から、第４構造物を含む第７構造物を接合することにより、第２加圧部材３８を後端電極部材３６に到達させた（「圧力検出装置の組み立て」参照）。この組み立て手順では、第２加圧部材３８の先端側に後端電極部材３６の突出部３６ｂを挿入する際、既に後端電極部材３６と第１絶縁リングとは組み合わされている。このため、第２加圧部材３８の先端側の座巻き部３８ｂでレーザ溶接を行うことは困難である。このような場合、例えば、第１絶縁リング４１に代えて、第２加圧部材の周囲に後からはめ込むことが可能な絶縁部材を用い、第２加圧部材３８の先端側と後端電極部材３６の突出部３６ｂとの溶接が行われた後に、かかる絶縁部材をはめ込む構成としても良い。
【0089】
（適用対象の拡張）
以上、圧力検出装置の構成部品のうち、スプリングが用いられている緩衝部材５５および第２加圧部材３８に関して、本実施の形態によるレーザ溶接の手法を説明した。ここで、本実施の形態によるレーザ溶接の手法は、圧縮検出装置の構成部品に限らず、スプリングと接合対象物とを溶接して製造される種々のスプリング溶接物に対して適用し得る。一般に、スプリングにおける溶接しようとする個所に、スプリングの軸方向にある程度の長さを有する座巻き部を設ける。そして、スプリングと接合しようとする対象物を座巻き部に挿入し、座巻き部の中間を狙い位置として、スプリングの外側からレーザ溶接を行うことにより、スプリングと対象物とを接合し得る。
以上、圧力検出装置の構成部品のうち、スプリングが用いられている緩衝部材５５および第２加圧部材３８に関して、本実施の形態によるレーザ溶接の手法を説明した。ここで、本実施の形態によるレーザ溶接の手法は、圧縮検出装置の構成部品に限らず、スプリングと接合対象物とを溶接して製造される種々のスプリング溶接物に対して適用し得る。一般に、スプリングにおける溶接しようとする個所に、スプリングの軸方向にある程度の長さを有する座巻き部を設ける。そして、スプリングと接合しようとする対象物を座巻き部に挿入し、座巻き部の中間を狙い位置として、スプリングの外側からレーザ溶接を行うことにより、スプリングと対象物とを接合し得る。
【0090】
ここで、上述した緩衝部材５５および第２加圧部材３８の何れも、端部を対象物と接合する構成であったため、スプリングの端部に座巻き部（座巻き部５５ｂ、座巻き部３８ｂ）を設けて溶接を行った。しかしながら、より一般的には、スプリングにおける溶接個所は端部に限定しない。例えば、スプリングの中間（両端を除く部分）で対象物と接合する場合にも、本実施形態による溶接手法を適用し得る。
【0091】
図９は、スプリングの中間で溶接を行う場合のスプリングの構成例を示す図である。スプリングの中間で対象物と接合する場合、スプリングの中間の接合箇所に、座巻き部のように巻き線の間隔が密であり圧縮バネとして作用しない部位を形成する。ここでは、この巻き線の間隔が密で圧縮バネとして作用しない部位を、スプリングにおける位置に関わらず座巻き部と呼び、圧縮バネとして作用する部位を有効巻き部と呼ぶことにする。図９に示す例では、スプリングＳの中間に座巻き部Ｔ２が設けられており、座巻き部Ｔ２の両端側にそれぞれ有効巻き部Ｔ１が設けられている。そして、この座巻き部Ｔ２を溶接部として用いる。
【0092】
図９に示すスプリングＳに対して本実施の形態の手法による溶接を行う場合、スプリングＳと接合しようとする対象物をスプリングＳに挿入し、座巻き部Ｔ２の位置まで到達させる。ここで、対象物は、例えば円形断面を有する棒状部材であり、対象物の外径は、スプリングＳの内径とほぼ同じとする。そして、座巻き部Ｔ２の外側からレーザを照射して座巻き部Ｔ２の線材を溶融させ、その熱によりさらに対象物を溶融させて、スプリングＳと対象物とを接合する。レーザを照射する狙い位置は、座巻き部Ｔ２の中間である。これは、座巻き部Ｔ２のうち、座巻き部Ｔ２の両側の有効巻き部Ｔ１との境界を除く部位である。座巻き部Ｔ２の中間で溶接を行うことにより、有効巻き部Ｔ１に対して熱による影響が生じることを抑制し得る。
【0093】
本実施の形態によるレーザ溶接の手法は、溶接しようとするスプリングと対象物とが金属どうしであれば適用可能である。そして、座巻き部の外側からレーザを照射して溶接することから、スプリングの方が融点が高く、対象物の方が融点が低い材料の組み合わせとすることが、より効果的である。一例としては、ＳＵＳ３０４（ステンレス）で構成したスプリングと、リン青銅で構成した対象物との組み合わせが考えられる。
【0094】
［まとめ］
以上説明したように、本実施の形態では、スプリングに形成された座巻き部において対象物とスプリングとを溶接することとした。このため、スプリングの特性に対する熱の影響を抑制することができる。より具体的には、予め定められた巻き数で、スプリングの軸方向にある程度の長さを有する座巻き部の中間を狙い位置として溶接を行うことにより、スプリングの有効巻き部における特性への影響を抑制すると共に、スプリングを構成する線材の末端が変形してしまう不具合を抑制し得る。また、本実施の形態では、スプリングの軸方向と交差する方向に連続的に溶接を行うこととした。このため、スポット溶接等と比較して、接合面積を大きくすることができ、接合強度を高めることができる。また、接合面積を大きくすることができるため、スポット溶接等と比較して、溶接作業における制御を容易にし、機構や作業の複雑化を軽減することができる。
以上説明したように、本実施の形態では、スプリングに形成された座巻き部において対象物とスプリングとを溶接することとした。このため、スプリングの特性に対する熱の影響を抑制することができる。より具体的には、予め定められた巻き数で、スプリングの軸方向にある程度の長さを有する座巻き部の中間を狙い位置として溶接を行うことにより、スプリングの有効巻き部における特性への影響を抑制すると共に、スプリングを構成する線材の末端が変形してしまう不具合を抑制し得る。また、本実施の形態では、スプリングの軸方向と交差する方向に連続的に溶接を行うこととした。このため、スポット溶接等と比較して、接合面積を大きくすることができ、接合強度を高めることができる。また、接合面積を大きくすることができるため、スポット溶接等と比較して、溶接作業における制御を容易にし、機構や作業の複雑化を軽減することができる。
【0095】
なお、本実施の形態では、スプリングと対象物とを溶接して構成されるスプリング溶接物として、圧力検出装置２０を想定し、本実施の形態によるレーザ溶接が行われるスプリングとして圧力検出装置２０の構成部品である緩衝部材５５および第２加圧部材３８を対象とする場合を例として説明した。しかしながら、本実施の形態は、一般にスプリングと対象物とをレーザ溶接により接合し固定して構成されるスプリング溶接物に対し、その溶接の手法として広く適用可能であり、図９を参照して説明したように、スプリングと対象物とを接合する態様においても、座巻き部を設ける位置に応じて様々な形態に適用し得るものである。
【符号の説明】
【0096】
１…圧力検出システム、１０…内燃機関、２０…圧力検出装置、３０…検出部、３１…先端側筐体、３２…ダイアフラムヘッド、３３…圧電素子、３５…先端電極部材、３６…後端電極部材、３６ｂ…突出部、３７…第１加圧部材、３８…第２加圧部材、３８ａ…有効巻き部、３８ｂ…座巻き部、３９…支持部材、４１…第１絶縁リング、５３…伝導部材、５３ａ…先端側凸部、５４…被覆部材、５５…緩衝部材、５５ａ…有効巻き部、５５ｂ…座巻き部、５６…収容部材、５８…保持部材、６０…筐体、７０…遮へい体、８０…制御装置、９０…接続ケーブル、Ｓ…スプリング、Ｔ１…有効巻き部、Ｔ２…座巻き部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
