(57)【要約】【課題】熱の影響を抑制して、所期のセンサ精度を確保できる圧力センサを提供する。【解決手段】筒状のハウジング１０，２０、ハウジング２０の先端に固定されて圧力媒体に曝されるダイヤフラム３０、ハウジングの内側において順次積層された第１電極７１、圧電素子７２、及び第２電極７３からなる圧力計測部材７０を備えた圧力センサにおいて、ハウジングの内側においてダイヤフラムと第１電極の間に介在するように配置された断熱部材６０を設けた。これによれば、圧電素子に対する熱の影響を抑制して、所期のセンサ精度を確保できる。【選択図】図４
2020016512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成された導電性のハウジングと、
前記ハウジングの先端に固定されて圧力媒体に曝される導電性のダイヤフラムと、
前記ハウジングの内側において順次積層された第１電極、圧電素子、及び第２電極からなる圧力計測部材と、
前記ダイヤフラムに向けて前記圧力計測部材を押圧して予荷重を付与するべく、前記ハウジングの内側に配置された予荷重付与部材と、
前記ハウジングの内側において前記ダイヤフラムと前記第１電極の間に介在するように配置された断熱部材と、
を含む、圧力センサ。
【請求項２】
前記ダイヤフラムは、前記ハウジングに固定される可撓板状部と、前記可撓板状部の中央領域から前記ハウジングの内側に突出する突出部を含み、
前記断熱部材は、前記突出部と前記第１電極との間に介在するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記予荷重付与部材は、前記ハウジングに固定された導電性の固定部材と、前記固定部材と前記第２電極の間に配置された絶縁部材を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記絶縁部材の熱伝導率は、前記断熱部材の熱伝導率よりも大きい、
ことを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記断熱部材の体積は、前記絶縁部材の体積よりも大きい、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記ハウジングの内側に配置されると共に前記圧力計測部材を嵌め込んで前記ハウジングの軸線上に位置決めするべく、絶縁材料により形成された位置決め部材をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記予荷重付与部材は、前記ハウジングに固定された導電性の固定部材と、前記固定部材と前記第２電極の間に配置された絶縁部材を含み、
前記位置決め部材の熱伝導率は、前記絶縁部材の熱伝導率よりも小さい、
ことを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記ダイヤフラムは、前記ハウジングに固定される可撓板状部と、前記可撓板状部の中央領域から前記ハウジングの内側に突出する突出部を含み、
前記位置決め部材は、前記可撓板状部から離隔して配置されている、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記位置決め部材は、前記断熱部材を囲繞するように筒状に形成されている、
ことを特徴とする請求項６ないし８いずれか一つに記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記位置決め部材は、前記断熱部材を兼ねるように形成されている、
ことを特徴とする請求項６ないし８いずれか一つに記載の圧力センサ。
【請求項１１】
前記断熱部材は、導電性及び断熱性を有するように形成され、
前記第２電極には、前記ハウジングと絶縁して導出される導電体が接続されている、
ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか一つに記載の圧力センサ。
【請求項１２】
前記断熱部材は、絶縁材料により形成され、
前記第１電極には、前記ダイヤフラムと接続される第１導電体が接続され、
前記第２電極には、前記ハウジングと絶縁して導出される第２導電体が接続されている、
ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれか一つに記載の圧力センサ。
【請求項１３】
前記第１導電体は、前記断熱部材に設けられた貫通孔内において、前記ダイヤフラムと前記第１電極の間に配置された圧縮バネである、
ことを特徴とする請求項１２に記載の圧力センサ。
【請求項１４】
前記予荷重付与部材は、前記ハウジングに固定された導電性の固定部材と、前記固定部材と前記第２電極の間に配置された絶縁部材を含み、
前記断熱部材は、絶縁材料により形成され、
前記第１電極には、前記固定部材と接続される第１導電体が接続され、
前記第２電極には、前記ハウジングと絶縁して導出される第２導電体が接続されている、
ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれか一つに記載の圧力センサ。
【請求項１５】
前記断熱部材は、絶縁材料により形成され、
前記第１電極には、前記ハウジングと絶縁して導出される第１導電体が接続され、
前記第２電極には、前記ハウジングと絶縁して導出される第２導電体が接続されている、
ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれか一つに記載の圧力センサ。
【請求項１６】
前記ハウジングの内側に配置されると共に前記圧力計測部材を嵌め込んで前記ハウジングの軸線上に位置決めするべく、絶縁材料により形成された位置決め部材をさらに含み、
前記ハウジングは、外部ハウジングと、前記外部ハウジングの内側に嵌め込まれて固定されるサブハウジングを含み、
前記サブハウジング内には、前記ダイヤフラム、前記位置決め部材、前記断熱部材、前記圧力計測部材、及び前記予荷重付与部材が配置されている、
ことを特徴とする請求項１ないし１５いずれか一つに記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力媒体の圧力を検出する圧力センサに関し、特に、エンジンの燃焼室内における燃焼ガス等の如く、高温圧力媒体の圧力を検出する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧力センサとしては、筒状のハウジング、ハウジングの先端に結合された有底筒状のダイヤフラム、ダイヤフラムに接触して配置された第１電極、第１電極に接触して配置された圧電素子、第１電極と協働して圧電素子を挟持するように配置された第２電極、第２電極に接触して配置された絶縁リング、絶縁リングに接触して配置された支持部材、圧電素子及び第２電極並びに絶縁リングを収容すると共に第１電極及び支持部材の外周面に結合された筒状のケースを備え、燃焼室における燃焼ガスの燃焼圧を検出する燃焼圧センサが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この圧力センサにおいて、燃焼圧を受けて変形したダイヤフラムが第１電極を介して圧電素子に荷重を及ぼし、燃焼圧が検出されるようになっている。
ここで、ダイヤフラム、第１電極、第２電極、支持部材、ケースは、全て金属材料により形成されている。したがって、ダイヤフラムが燃焼ガスによる熱を受けると、その熱は第１電極を介して圧電素子に伝わる構造になっている。
一方、圧電素子は、その温度の上昇に伴って電気抵抗値が低下する負特性（ＮＴＣ特性）を有する。したがって、伝熱により圧電素子の温度が上昇すると、センサ出力の基準点（零点）が変動してセンサ精度の低下を招く虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２１９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、従来の問題点を解消し、圧電素子に対する熱の影響を抑制して、所期のセンサ精度を確保できる圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧力センサは、筒状に形成された導電性のハウジングと、ハウジングの先端に固定されて圧力媒体に曝される導電性のダイヤフラムと、ハウジングの内側において順次積層された第１電極、圧電素子、及び第２電極からなる圧力計測部材と、ダイヤフラムに向けて圧力計測部材を押圧して予荷重を付与するべくハウジングの内側に配置された予荷重付与部材と、ハウジングの内側においてダイヤフラムと第１電極の間に介在するように配置された断熱部材と、を含む。
【０００７】
上記圧力センサにおいて、ダイヤフラムは、ハウジングに固定される可撓板状部と、可撓板状部の中央領域からハウジングの内側に突出する突出部を含み、断熱部材は、突出部と第１電極との間に介在するように配置されている、構成を採用してもよい。
【０００８】
上記圧力センサにおいて、予荷重付与部材は、ハウジングに固定された導電性の固定部材と、固定部材と第２電極の間に配置された絶縁部材を含む、構成を採用してもよい。
【０００９】
上記圧力センサにおいて、絶縁部材の熱伝導率は、断熱部材の熱伝導率よりも大きい、構成を採用してもよい。
【００１０】
上記圧力センサにおいて、断熱部材の体積は、絶縁部材の体積よりも大きい、構成を採用してもよい。
【００１１】
上記圧力センサにおいて、ハウジングの内側に配置されると共に圧力計測部材を嵌め込んでハウジングの軸線上に位置決めするべく、絶縁材料により形成された位置決め部材をさらに含む、構成を採用してもよい。
【００１２】
上記圧力センサにおいて、予荷重付与部材は、ハウジングに固定された導電性の固定部材と、固定部材と第２電極の間に配置された絶縁部材を含み、位置決め部材の熱伝導率は、絶縁部材の熱伝導率よりも小さい、構成を採用してもよい。
【００１３】
上記圧力センサにおいて、ダイヤフラムは、ハウジングに固定される可撓板状部と、可撓板状部の中央領域からハウジングの内側に突出する突出部を含み、位置決め部材は、可撓板状部から離隔して配置されている、構成を採用してもよい。
【００１４】
上記圧力センサにおいて、位置決め部材は、断熱部材を囲繞するように筒状に形成されている、構成を採用してもよい。
【００１５】
上記圧力センサにおいて、位置決め部材は、断熱部材を兼ねるように形成されている、構成を採用してもよい。
【００１６】
上記圧力センサにおいて、断熱部材は、導電性及び断熱性を有するように形成され、第２電極には、ハウジングと絶縁して導出される導電体が接続されている、構成を採用してもよい。
【００１７】
上記圧力センサにおいて、断熱部材は、絶縁材料により形成され、第１電極には、ダイヤフラムと接続される第１導電体が接続され、第２電極には、ハウジングと絶縁して導出される第２導電体が接続されている、構成を採用してもよい。
【００１８】
上記圧力センサにおいて、第１導電体は、断熱部材に設けられた貫通孔内において、ダイヤフラムと第１電極の間に配置された圧縮バネである、構成を採用してもよい。
【００１９】
上記圧力センサにおいて、予荷重付与部材は、ハウジングに固定された導電性の固定部材と、固定部材と第２電極の間に配置された絶縁部材を含み、断熱部材は、絶縁材料により形成され、第１電極には、固定部材と接続される第１導電体が接続され、第２電極には、ハウジングと絶縁して導出される第２導電体が接続されている、構成を採用してもよい。
【００２０】
上記圧力センサにおいて、断熱部材は、絶縁材料により形成され、第１電極には、ハウジングと絶縁して導出される第１導電体が接続され、第２電極には、ハウジングと絶縁して導出される第２導電体が接続されている、構成を採用してもよい。
【００２１】
上記圧力センサにおいて、ハウジングの内側に配置されると共に圧力計測部材を嵌め込んでハウジングの軸線上に位置決めするべく、絶縁材料により形成された位置決め部材をさらに含み、ハウジングは、外部ハウジングと、外部ハウジングの内側に嵌め込まれて固定されるサブハウジングを含み、サブハウジング内には、ダイヤフラム、位置決め部材、断熱部材、圧力計測部材、及び予荷重付与部材が配置されている、構成を採用してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成をなす圧力センサによれば、圧電素子に対する熱の影響を抑制して、所期のセンサ精度を確保できる圧力センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る圧力センサの一実施形態を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す圧力センサの軸線を通る断面図である。
【図３】図１に示す圧力センサに含まれるセンサモジュールの分解斜視図である。
【図４】図３に示すセンサモジュールの断面図である。
【図５】図４に示す断面に対して軸線Ｓ回りに９０度回転した位置におけるセンサモジュールの断面図である。
【図６】図４に示すセンサモジュールの変形例を示す断面図である。
【図７】図６に示す断面に対して軸線Ｓ回りに９０度回転した位置におけるセンサモジュールの断面図である。
【図８】本発明に係る圧力センサの他の実施形態を示すものであり、圧力センサに含まれるセンサモジュールの分解斜視図である。
【図９】図８に示すセンサモジュールの断面図である。
【図１０】図９に示す断面に対して軸線Ｓ回りに９０度回転した位置におけるセンサモジュールの断面図である。
【図１１】本発明に係る圧力センサのさらに他の実施形態を示す外観斜視図である。
【図１２】図１１に示す圧力センサの軸線を通る断面図である。
【図１３】図１２に示す圧力センサに含まれるセンサモジュールの分解斜視図である。
【図１４】図１３に示すセンサモジュールの断面図である。
【図１５】本発明に係る圧力センサのさらに他の実施形態を示すものであり、圧力センサに含まれるセンサモジュールの分解斜視図である。
【図１６】図１５に示すセンサモジュールの断面図である。
【図１７】本発明に係る圧力センサのさらに他の実施形態を示すものであり、圧力センサに含まれるセンサモジュールの分解斜視図である。
【図１８】図１７に示すセンサモジュールの断面図である。
【図１９】本発明に係る圧力センサのさらに他の実施形態を示すものであり、圧力センサに含まれるセンサモジュールの分解斜視図である。
【図２０】図１９に示すセンサモジュールの断面図である。
【図２１】本発明に係る圧力センサのさらに他の実施形態を示すものであり、圧力センサに含まれるセンサモジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
第１実施形態に係る圧力センサは、図２に示すように、エンジンのシリンダヘッドＨに取り付けられて、圧力媒体としての燃焼室内の燃焼ガスの圧力を検出するものである。
【００２５】
第１実施形態に係る圧力センサは、図１ないし図３に示すように、軸線Ｓを画定する筒状のハウジングとしての外部ハウジング１０及びサブハウジング２０、ダイヤフラム３０、保持板４０、位置決め部材５０、断熱部材６０、圧力計測部材７０、予荷重付与部材８０、第１導電体としてのリード線９１、第２導電体としてのリード線９２、コネクタ１００を備えている。
【００２６】
圧力計測部材７０は、ハウジングの先端側から軸線Ｓ方向に順次積層された、第１電極７１、圧電素子７２、及び第２電極７３により構成されている。
予荷重付与部材８０は、固定部材８１、及び絶縁部材８２により構成されている。
【００２７】
外部ハウジング１０は、図１及び図２に示すように、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて、軸線Ｓ方向に伸長する円筒状に形成され、嵌合内周壁１１、段差部１２、貫通路１３、外周面に形成された雄ネジ部１４、フランジ部１５、コネクタ連結部１６を備えている。
【００２８】
サブハウジング２０は、図４及び図５に示すように、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて、軸線Ｓ方向に伸長する円筒状に形成され、嵌合内周壁１１に嵌合される外周壁２１、軸線Ｓを中心とする内周壁２２、先端面２３、奥側端面２４を備えている。
そして、サブハウジング２０は、ダイヤフラム３０、保持板４０、位置決め部材５０、断熱部材６０、圧力計測部材７０、予荷重付与部材８０、リード線９１、及びリード線９２を組み込んだ状態で、外部ハウジング１０の内側に嵌め込まれて溶接等により固定されるようになっている。
【００２９】
ダイヤフラム３０は、図４及び図５に示すように、析出硬化性を有するステンレス鋼等の金属材料を用いて形成され、可撓板状部３１、可撓板状部３１に連続して形成された突出部３２を備えている。
可撓板状部３１は、弾性変形可能な円板状に形成され、その外縁領域がサブハウジング２０の先端面２３に対して溶接等により固定される。
可撓板状部３１には、燃焼ガスの圧力に応じた荷重が作用し、その荷重に応じて軸線Ｓ方向に弾性変形するようになっている。
すなわち、ダイヤフラム３０は、ハウジングの一部をなすサブハウジング２０の先端に固定されて、高温の圧力媒体に曝されるようになっている。
【００３０】
突出部３２は、可撓板状部３１の軸線Ｓを中心とする中央領域からサブハウジング２０の内側に向けて軸線Ｓ方向に伸長する円柱状に形成されている。
突出部３２の外周面は、サブハウジング２０の内周壁２２と円環状の隙間をおいて配置されている。
そして、突出部３２は、可撓板状部３１が受けた力を、保持板４０、断熱部材６０及び第１電極７１を介して、圧電素子７２に伝達する役割をなす。
また、突出部３２を設けたことにより、ダイヤフラム３０に伝わった熱は、サブハウジング２０内に伝わる際に、面積が狭まった突出部３２により伝熱量が制限される。したがって、ダイヤフラム３０から内部へ移動する伝熱量を抑えることができる。
【００３１】
保持板４０は、図４及び図５に示すように、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて、突出部３２の外径よりも大きい外径をなす円板状に形成されている。
そして、保持板４０は、ダイヤフラム３０の突出部３２と断熱部材６０の間に挟持されて、位置決め部材５０を可撓板状部３１から離隔するように保持し、ダイヤフラム３０の可撓板状部３１と位置決め部材５０の間に空間を画定する役割をなす。
これによれば、上記空間の存在により、ダイヤフラム３０からハウジングの内側に向かう伝熱を効率良く抑制することができる。
尚、保持部材４０は、機械的剛性が高いものであれば、絶縁材料、その他の材料により形成されてもよい。
【００３２】
位置決め部材５０は、図４及び図５に示すように、電気的絶縁性及び熱的絶縁性を有する絶縁材料を用いて、軸線Ｓ方向に伸長する略円筒状に形成され、貫通孔５１、嵌合凹部５２、外周面５３、リード線９１，９２を通す二つの切り欠き溝５４を備えている。
貫通孔５１は、軸線Ｓを中心としかつ軸線Ｓ方向に伸長する円形孔として形成されている。
嵌合凹部５２は、保持板４０を受け入れるべく、軸線Ｓを中心とする円形凹部として形成されている。
外周面５３は、サブハウジング２０の内周壁２２に嵌合されるべく、軸線Ｓを中心とする円筒面として形成されている。
二つの切り欠き溝５４は、軸線Ｓ方向において同一の深さ寸法をなし、かつ、軸線Ｓ回りにおいて１８０度離れた点対称の位置に設けられている。
【００３３】
ここで、位置決め部材５０を形成する絶縁材料としては、熱容量が大きく、熱伝導率の小さいものが好ましい。熱伝導率は、例えば１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下が好ましく、より好ましくは５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。具体的な材料としては、例えば、石英ガラス、ステアタイト、ジルコニア、コージライト、フォルステライト、ムライト、イットリア等のセラミックス、又は、導電性材料に絶縁処理を施したものが挙げられる。
【００３４】
そして、位置決め部材５０は、突出部３２に当接した保持板４０により支持されかつサブハウジング２０の内周壁２２に嵌合されると共に、貫通孔５１内において断熱部材６０と、第１電極７１、圧電素子７２及び第２電極７３からなる圧力計測部材７０と、絶縁部材８２とを積層状態で位置決めして保持する。
すなわち、位置決め部材５０は、ハウジングの一部をなすサブハウジング２０の内側に配置されると共に、断熱部材６０、圧力計測部材７０及び絶縁部材８２を貫通孔５１に嵌め込んでハウジングの軸線Ｓ上に位置決めする役割をなす。
したがって、位置決め部材５０を基準として、断熱部材６０、圧力計測部材７０を構成する第１電極７１、圧電素子７２、第２電極７３を、両電極の絶縁性を確保しつつ軸線Ｓ上に位置決めして、容易に組み付けることができる。
【００３５】
また、位置決め部材５０の熱伝導率は、断熱部材６０の熱伝導率と同等で、絶縁部材８２の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。これにより、位置決め部材５０を断熱部材としても機能させることができる。
さらに、位置決め部材５０は、保持板４０により支持されてダイヤフラム３０の可撓板状部３１から離隔して配置され、又、断熱部材６０を囲繞するように形成されているため、ダイヤフラム３０及びハウジングの壁部から圧電素子７２に向かう伝熱をより効率良く抑制することができる。
【００３６】
断熱部材６０は、図３ないし図５に示すように、電気的絶縁性及び熱的絶縁性を有する絶縁材料を用いて、突出部３２及び第１電極７１の外径と同等の外径をなす所定高さの円柱状に形成されている。
ここで、断熱部材６０を形成する絶縁材料としては、熱容量が大きく、熱伝導率の小さいものが好ましい。熱伝導率は、例えば１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下が好ましく、より好ましくは５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。具体的な材料としては、例えば、石英ガラス、ステアタイト、ジルコニア、コージライト、フォルステライト、ムライト、イットリア等のセラミックス、又は、導電性材料に絶縁処理を施したものが挙げられる。
【００３７】
そして、断熱部材６０は、サブハウジング２０の内側において、ダイヤフラム３０の突出部３２に当接する保持板４０と第１電極７１の間に密接して配置される。
すなわち、断熱部材６０は、ダイヤフラム３０と第１電極７１の間に介在するように配置される。
これにより、断熱部材６０は、ダイヤフラム３０から第１電極７１への伝熱を抑制するように機能する。
【００３８】
すなわち、ダイヤフラム３０が受けた圧力による荷重は、保持板４０、断熱部材６０及び第１電極７１を介して圧電素子７２に伝達され、一方、ダイヤフラム３０から第１電極７１への伝熱は、断熱部材６０により抑制される。
よって、第１電極７１と隣接する圧電素子７２に対する熱の影響が抑制され、センサ出力の基準点（零点）の変動を防止でき、所期のセンサ精度を得ることができる。
【００３９】
圧力計測部材７０は、圧力を検出するべく機能するものであり、図３ないし図５に示すように、サブハウジング２０の内側において、先端側から軸線Ｓ方向に順次積層された、第１電極７１、圧電素子７２、及び第２電極７３を備えている。
【００４０】
第１電極７１は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の導電性の金属材料を用いて、位置決め部材５０の貫通孔５１に嵌め込まれる外径をなす円柱又は円板状に形成されている。
そして、第１電極７１は、位置決め部材５０の貫通孔５１内において、一方の面が断熱部材６０と密接し、他方の面が圧電素子７２と密接するように配置される。
【００４１】
圧電素子７２は、位置決め部材５０の貫通孔５１に接触しない寸法をなす四角柱状に形成されている。
そして、圧電素子７２は、位置決め部材５０の貫通孔５１内において、一方の面が第１電極７１と密接し、他方の面が第２電極７３と密接するように配置される。
これにより、圧電素子７２は、軸線Ｓ方向において受けた荷重による歪に基づいて電気信号を出力する。
尚、圧電素子７２としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等によるセラミックス、水晶等が適用される。
【００４２】
第２電極７３は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の導電性の金属材料を用いて、位置決め部材５０の貫通孔５１に嵌め込まれる外径をなす円柱又は円板状に形成されている。
そして、第２電極７３は、位置決め部材５０の貫通孔５１内において、一方の面が圧電素子７２と密接し、他方の面が絶縁部材８２と密接するように配置される。
【００４３】
予荷重付与部材８０は、図３ないし図５に示すように、ハウジングの一部をなすサブハウジング２０の内側に配置されて、ダイヤフラム３０に向けて圧力計測部材７０を押圧して予荷重を付与し、圧力計測部材７０に対してセンサとしての直線特性を与える役割をなすものであり、固定部材８１及び絶縁部材８２により構成されている。
【００４４】
固定部材８１は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて、軸線Ｓを中心としかつ貫通孔５１と同等以上の面積を占める中央領域において空洞や肉抜きが存在しない中実の略円柱状に形成されている。
また、固定部材８１は、中央領域から外れた外周領域において、２つの縦溝８１ａを備えている。
２つの縦溝８１ａは、それぞれ、リード線９１，９２を通すべく、軸線Ｓ回りにおいて１８０度離れた点対称の位置にいて肉抜きされて形成されている。
【００４５】
絶縁部材８２は、電気的に絶縁性の高い絶縁材料を用いて、位置決め部材５０の貫通孔５１に嵌め込まれる外径をなす円柱又は円板状に形成されている。
すなわち、絶縁部材８２は、貫通孔５１と同等の面積を占める全領域において空洞や肉抜きが存在しない中実形状に形成されている。
そして、絶縁部材８２は、第２電極７３と固定部材８１との電気的絶縁を維持すると共に、圧電素子７２に伝わった熱を固定部材８１へ導いて放熱させるように機能する。
尚、この実施形態において、断熱部材６０、第１電極７１、第２電極７３、絶縁部材８２は、略同一の外径寸法でかつ略同一の厚さ寸法に、すなわち、略同一形状に形成されている。
【００４６】
絶縁部材８２の絶縁材料としては、熱容量が小さく、熱伝導率が大きいものが好ましく、具体的な材料としては、例えば、アルミナ、サファイア、窒化アルミニウム、炭化珪素等のセラミックス、又は、導電性材料に絶縁処理を施したものが挙げられる。
また、絶縁部材８２としては、断熱部材６０の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するもの、例えば３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものが好ましい。また、絶縁部材８２としては、断熱部材６０よりも熱容量が小さいものが好ましい。これによれば、断熱部材６０により圧電素子７２に伝わる伝熱量をできるだけ抑える一方で、圧電素子７２に伝わった熱は絶縁部材８２を通して放熱を促進させることができる。
【００４７】
上記構成をなす予荷重付与部材８０の組み付けにおいては、図４及び図５に示すように、圧力計測部材７０が位置決め部材５０内に配置された状態で、絶縁部材８２が第２電極７２に当接するように貫通孔５１に嵌め込まれる。そして、固定部材８１が絶縁部材８２に当接するように圧力計測部材７０を軸線Ｓ方向のダイヤフラム３０に向けて押し付けられ、予荷重が付与された状態で、固定部材８１がサブハウジング２０に溶接等により固定される。
【００４８】
このように、予荷重付与部材８０で予荷重を付与することで、圧力計測部材７０に対してセンサとしての直線特性を与えることができる。また、絶縁部材８２は、第２電極７２と固定部材８１との電気的絶縁を維持すると共に、圧電素子７２に伝わった熱を固定部材８１へ導いて放熱させるように機能する。したがって、絶縁部材８２としては、上記のように熱伝導率が大きく、熱容量が小さいものが好ましい。
【００４９】
リード線９１は、図２及び図４に示すように、圧力計測部材７０の第１電極７１に電気的に接続され、位置決め部材５０の一方の切り欠き溝５４、固定部材８１の一方の縦溝８１ａ、及び外部ハウジング１０の貫通路１３を通り、外部ハウジング１０と絶縁して導出された状態でコネクタ１００に導かれている。
すなわち、第１電極７１は、リード線９１を介して、コネクタ１００の端子１０２に接続され、外部コネクタを介して、電気回路に対して電気的にグランド側（マイナス側）に接続される。
【００５０】
リード線９２は、図２及び図４に示すように、圧力計測部材７０の第２電極７３に電気的に接続され、位置決め部材５０の他方の切り欠き溝５４、固定部材８１の他方の縦溝８１ａ、及び外部ハウジング１０の貫通路１３を通り、外部ハウジング１０と絶縁して導出された状態でコネクタ１００に導かれている。
すなわち、第２電極７３は、リード線９２を介して、コネクタ１００の端子１０３に接続され、外部コネクタを介して、電気回路に対して電気的に出力側（プラス側）に接続される。
【００５１】
コネクタ１００は、図２に示すように、外部ハウジング１０のコネクタ連結部１６に結合される結合部１０１、結合部１０１に固定されると共にリード線９１と電気接続される端子１０２、絶縁部材を介して端子１０２に固定されると共にリード線９２と電気接続される端子１０３を備えている。
端子１０２，１０３は、外部コネクタの接続端子とそれぞれ接続されるようになっている。
【００５２】
次に、上記構成をなす圧力センサの組み立て作業について説明する。
作業に際して、外部ハウジング１０、サブハウジング２０、ダイヤフラム３０、保持板４０、位置決め部材５０、断熱部材６０、第１電極７１、圧電素子７２、第２電極７３、固定部材８１、絶縁部材８２、リード線９１、リード線９２、及びコネクタ１００が準備される。
【００５３】
先ず、ダイヤフラム３０が、サブハウジング２０の先端面２３に溶接等により固定される。
次に、保持板４０及び位置決め部材５０がサブハウジング２０内に嵌め込まれ、続いて、位置決め部材５０内に、断熱部材６０、リード線９１が接続された第１電極７１、圧電素子７２、リード線９２が接続された第２電極７３、及び絶縁部材８２が順次積層して嵌め込まれる。
尚、リード線９１，９２は、後の工程で、第１電極７１及び第２電極７３にそれぞれ接続されてもよい。
【００５４】
その後、固定部材８１が、絶縁部材８２を押し付けるようにしてサブハウジング２０内に嵌め込まれ、予荷重が付与された状態で、固定部材８１がサブハウジング２０に溶接等により固定される。
これにより、図４及び図５に示すように、センサモジュールＭ１が形成される。
【００５５】
尚、センサモジュールＭ１の組付け方法は、上記手順に限るものではなく、予め、位置決め部材５０に対して、保持板４０、断熱部材６０、第１電極７１、圧電素子７２、第２電極７３、及び絶縁部材８２が組み込まれ、上記種々の部品が組み込まれた位置決め部材５０が、サブハウジング２０内に嵌め込まれて、固定部材８１が予荷重を付与した状態でサブハウジング２０に溶接等により固定されてもよい。
【００５６】
続いて、センサモジュールＭ１が外部ハウジング１０に組み込まれる。すなわち、リード線９１，９２が外部ハウジング１０の貫通路１３に通されると共に、サブハウジング２０が外部ハウジング１０の嵌合内周壁１１に嵌め込まれて、奥側端面２４が段差部１２に当接させられる。
その後、サブハウジング２０が、外部ハウジング１０に対し溶接により固定される。
【００５７】
続いて、結合部１０１が、外部ハウジング１０のコネクタ連結部１６に固定される。
続いて、リード線９１が端子１０２に接続され、その後、端子１０２が結合部１０１に固定される。
続いて、リード線９２が端子１０３に接続され、その後、端子１０３が絶縁部材を介して端子１０２に固定される。
これにより、コネクタ１００が外部ハウジング１０に固定される。
以上により、圧力センサの組付けが完了する。
尚、上記組み付け手順は、一例であって、これに限定されるものではなく、その他の組付け手順を採用してもよい。
【００５８】
上記第１実施形態に係る圧力センサによれば、ダイヤフラム３０に伝達した熱は、断熱部材６０により断熱されて、ダイヤフラム３０から第１電極７１及び圧電素子７２への伝熱が抑制される。したがって、圧電素子７２に対する熱の影響が抑制され、センサ出力の基準点（零点）の変動を防止でき、所期のセンサ精度を得ることができる。
【００５９】
また、ここでは、断熱部材６０が絶縁材料により形成され、第１電極７１がリード線９１を介して電気回路に直接接続され、第２電極７３がリード線９２を介して電気回路に直接接続されている。
したがって、従来の接続構造で懸念されるような、リーク電流の発生を防止でき、所期のセンサ特性を維持することができる。
【００６０】
具体的には、従来のように、第１電極が、ハウジングを介してエンジンのシリンダヘッド等にグランド接続されるような場合、圧電素子７２の電気抵抗値が低下すると、グランド側より回路の帰還抵抗を通るリーク電流が生じ、測定値のずれ（ドリフト）が発生する、すなわち、非反転増幅回路が発生する虞がある。
一方、第１実施形態に係る圧力センサでは、第１電極７１がリード線９１を介して電気回路に直接接続されているため、上記のようなリーク電流が発生せず、所期のセンサ特性を維持することができる。
【００６１】
さらに、ハウジングは、外部ハウジング１０と、外部ハウジング１０の内側に嵌め込まれて固定されるサブハウジング２０を含み、サブハウジング２０には、ダイヤフラム３０、保持板４０、位置決め部材５０、断熱部材６０、圧力計測部材７０、及び予荷重付与部材８０が配置される。
これによれば、サブハウジング２０に対して、ダイヤフラム３０、保持板４０、位置決め部材５０、断熱部材６０、圧力計測部材７０、及び予荷重付与部材８０を予め組み込んで、センサモジュールＭ１を形成することができる。
したがって、適用対象物に応じて取付け形状等が異なる場合は、外部ハウジング１０のみを適用対象毎に設定して、センサモジュールＭ１を共用することができる。
【００６２】
図６及び図７は、前述の第１実施形態に係るセンサモジュールＭ１において、断熱部材６０及び絶縁部材８２の厚さ寸法を変更し、断熱部材６０の厚さに応じて位置決め部材５０の切り欠き溝５４の深さを変更した、変形例を示すものである。
この変形例においては、断熱部材６０及び絶縁部材８２は、外径寸法が前述の第１実施形態と同様に同一であり、軸線Ｓ方向における厚さ寸法が異なるように形成されている。
すなわち、断熱部材６０の厚さ寸法Ｈ１は、絶縁部材８２の厚さ寸法Ｈ２よりも大きく形成されている。換言すれば、断熱部材６０の体積は、絶縁部材８２の体積よりも大きくなるように形成されている。
【００６３】
ここで、断熱部材６０の厚さ寸法Ｈ１は、圧力計測部材７０の応答性を確保できる範囲で、熱を伝達しないように極力厚い方が好ましい。
一方、絶縁部材８２の厚さ寸法Ｈ２は、機械的強度を確保できれば、放熱を促進するように極力薄い方が好ましい。
このように、断熱部材６０を絶縁部材８２よりも厚くすることで、圧電素子７２に対する断熱性をより向上させることができると共に、絶縁部材８２を断熱部材６０より薄くすることで、圧電素子７２から絶縁部材８２を介して固定部材８１への熱移動を促進させて、圧電素子７２からの放熱性をより向上させることができる。
【００６４】
図８ないし図１０は、本発明に係る圧力センサの第２実施形態を示すものであり、前述の第１実施形態に係るセンサモジュールＭ１における位置決め部材、保持板、断熱部材を変更したものである。したがって、前述の第１実施形態に係る圧力センサと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
第２実施形態に係る圧力センサは、外部ハウジング１０及びサブハウジング２０、ダイヤフラム３０、位置決め部材１５０、圧力計測部材７０、予荷重付与部材８０、リード線９１、リード線９２、コネクタ１００を備えている。
【００６６】
位置決め部材１５０は、電気的絶縁性及び熱的絶縁性を有する絶縁材料を用いて、軸線Ｓ方向に伸長する略有底円筒状に形成され、軸線Ｓを中心とする円筒状の凹部１５１、突出部３２と第１電極７１の間に介在する平板部１５２、外周面５３、二つの切り欠き溝５４を備えている。
尚、位置決め部材１５０を形成する絶縁材料は、前述の断熱部材６０、位置決め部材５０と同様のものである。
【００６７】
そして、位置決め部材１５０は、サブハウジング２０の内周壁２２に嵌合されると共に平板部１５２が突出部３２に当接され、凹部１５１内において、第１電極７１、圧電素子７２及び第２電極７３からなる圧力計測部材７０と、絶縁部材８２とを積層状態で位置決めして保持する。
すなわち、位置決め部材１５０は、ハウジングの一部をなすサブハウジング２０の内側に配置されると共に、圧力計測部材７０及び絶縁部材８２を凹部１５１に嵌め込んでハウジングの軸線Ｓ上に位置決めする役割をなす。
したがって、位置決め部材１５０を基準として、圧力計測部材７０を構成する第１電極７１、圧電素子７２、第２電極７３を、両電極の絶縁性を確保しつつ軸線Ｓ上に位置決めして、容易に組み付けることができる。
ここで、平板部１５２は、ダイヤフラム３０と第１電極７１の間に介在して、ダイヤフラム３０から第１電極７１への伝熱を抑制する断熱部材としての役割をなす。
すなわち、位置決め部材１５０は、圧力計測部材７０を軸線Ｓ上に位置決めして保持すると共に、ダイヤフラム３０と第１電極７１の間に介在する断熱部材を兼ねる。
【００６８】
このように、位置決め部材１５０が断熱部材を兼ねるように形成されているため、第１実施形態における保持板４０及び断熱部材６０が不要になり、断熱部材を別個に設ける場合に比べて、部品点数を削減することができる。
また、平板部１５２は、位置決め部材１５０の一部として一体的に形成されているため、位置決め部材１５０の全体が熱容量の大きな断熱部材として機能する。
【００６９】
上記第２実施形態に係る圧力センサによれば、ダイヤフラム３０に伝達した熱は、位置決め部材１５０により断熱されて、第１電極７１から圧電素子７２への伝熱が抑制される。したがって、圧電素子７２に対する熱の影響が抑制され、センサ出力の基準点（零点）の変動を防止でき、所期のセンサ精度を得ることができる。
特に、位置決め部材１５０が断熱部材を兼ねるため、部品点数を削減でき、構造を簡素化できる。
【００７０】
また、位置決め部材１５０が絶縁材料により形成され、第１電極７１がリード線９１を介して電気回路に直接接続され、第２電極７３がリード線９２を介して電気回路に直接接続されているため、第１実施形態と同様に、リーク電流が発生せず、所期のセンサ特性を維持することができる。
【００７１】
さらに、ハウジングは、外部ハウジング１０と、外部ハウジング１０の内側に嵌め込まれて固定されるサブハウジング２０を含み、サブハウジング２０には、ダイヤフラム３０、位置決め部材１５０、圧力計測部材７０、及び予荷重付与部材８０が配置される。
すなわち、サブハウジング２０に対して、ダイヤフラム３０、断熱部材を兼ねる位置決め部材１５０、圧力計測部材７０、及び予荷重付与部材８０を予め組み込んで、センサモジュールＭ２を形成することができる。
したがって、適用対象物に応じて取付け形状等が異なる場合は、外部ハウジング１０のみを適用対象毎に設定して、センサモジュールＭ２を共用することができる。
【００７２】
図１１ないし図１４は、本発明に係る圧力センサの第３実施形態を示すものであり、前述の第１実施形態に係る圧力センサと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
第３実施形態に係る圧力センサは、軸線Ｓを画定する筒状のハウジングとしての外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０、ダイヤフラム３０、位置決め部材２５０、断熱部材１６０、圧力計測部材１７０、予荷重付与部材１８０、導電体としてのリード線１９０、コネクタ２００を備えている。
圧力計測部材１７０は、ハウジングの先端側から軸線Ｓ方向に順次積層された、第１電極７１、圧電素子７２、及び第２電極１７３により構成されている。
予荷重付与部材１８０は、固定部材１８１及び絶縁部材１８２により構成されている。
【００７３】
外部ハウジング１１０は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて、軸線Ｓ方向に伸長する円筒状に形成され、嵌合内周壁１１、段差部１２、貫通路１３、雄ネジ部１４、フランジ部１５、コネクタ連結部１１６を備えている。
コネクタ連結部１１６は、コネクタ２００を連結するように形成されている。
【００７４】
断熱部材１６０は、電導性を有しかつ断熱性を有するものであり、突出部３２及び第１電極７１の外径と同等の外径をなす所定高さの円柱状に形成されている。
ここで、断熱部材１６０としては、熱容量が大きく、熱伝導率の小さいものが好ましい。熱伝導率は、例えば１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下が好ましく、より好ましくは５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。具体的な材料としては、例えば、低熱伝導性材料により形成されたセラミックス等の部材の表面に導電性の薄膜を設けた導電被膜絶縁材料、又は、シリコン層及びゲルマニウム層を交互に並べた層状構造の断熱導電材料、その他の断熱導電材料等が挙げられる。
【００７５】
そして、断熱部材１６０は、サブハウジング２０の内側において、ダイヤフラム３０の突出部３２と第１電極７１の間に密接して配置される。
すなわち、断熱部材１６０は、ダイヤフラム３０と第１電極７１の間に介在するように配置される。
これにより、断熱部材１６０は、ダイヤフラム３０を介して第１電極７１をハウジング（外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０）と電気的に接続すると共に、ダイヤフラム３０から第１電極７１への伝熱を抑制するように機能する。
【００７６】
圧力計測部材１７０は、圧力を検出するべく機能するものであり、サブハウジング２０の内側において、先端側から軸線Ｓ方向に順次積層された、第１電極７１、圧電素子７２、及び第２電極１７３を備えている。
【００７７】
第１電極７１は、位置決め部材２５０の貫通孔５１内において、一方の面が断熱部材１６０と密接し、他方の面が圧電素子７２と密接するように配置される。
すなわち、第１電極７１は、断熱部材１６０、ダイヤフラム３０、及びハウジング（外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０）を介して、電気回路に対して電気的にグランド側（マイナス側）に接続される。
【００７８】
第２電極１７３は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の導電性の金属材料を用いて、位置決め部材２５０の貫通孔５１に嵌め込まれる外径をなす円柱又は円板状に形成され、一端面においてリード線１９０を接続する円筒状の接続部１７３ａを備えている。
そして、第２電極１７３は、位置決め部材５０の貫通孔５１内において、一方の面が圧電素子７２と密接し、他方の面が絶縁部材１８２と密接するように配置され、リード線１９０を介してコネクタ２００の端子２０２に接続され、外部コネクタを介して電気回路に対して電気的に出力側（プラス側）に接続される。
【００７９】
予荷重付与部材１８０は、ハウジングの一部をなすサブハウジング２０の内側に配置されて、ダイヤフラム３０に向けて圧力計測部材１７０を押圧して予荷重を付与し、圧力計測部材１７０に対してセンサとしての直線特性を与える役割をなすものであり、固定部材１８１及び絶縁部材１８２により構成されている。
【００８０】
固定部材１８１は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて略円柱状に形成され、軸線Ｓを中心とする中央領域においてリード線１９０を通す貫通孔１８１ａを備えている。
絶縁部材１８２は、電気的に絶縁性の高い絶縁材料を用いて、位置決め部材２５０の貫通孔５１に嵌め込まれる外径をなす円柱又は円板状に形成され、軸線Ｓを中心とする中央領域において第２電極１７３の接続部１７３ａ及びリード線１９０を通す貫通孔１８２ａを備えている。
【００８１】
ここで、絶縁部材１８２の絶縁材料としては、熱容量が小さく、熱伝導率が大きいものが好ましく、具体的な材料としては、例えば、アルミナ、サファイア、窒化アルミニウム、炭化珪素等のセラミックス、又は、導電性材料に絶縁処理を施したものが挙げられる。
また、絶縁部材１８２としては、断熱部材１６０の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するもの、例えば３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものが好ましい。また、絶縁部材１８２としては、断熱部材１６０よりも熱容量が小さいものが好ましい。これによれば、断熱部材１６０により圧電素子７２に伝わる伝熱量をできるだけ抑える一方で、圧電素子７２に伝わった熱は絶縁部材１８２を通して放熱を促進させることができる。
【００８２】
リード線１９０は、圧力計測部材１７０の第２電極１７３に電気的に接続され、絶縁部材１８２の貫通孔１８２ａ、固定部材１８１の貫通孔１８１ａ、及び外部ハウジング１１０の貫通路１３を通り、外部ハウジング１１０と絶縁して導出された状態でコネクタ２００に導かれる。
すなわち、第２電極１７３は、リード線１９０を介して、コネクタ２００の端子２０２に接続され、外部コネクタを介して、電気回路に対して電気的に出力側（プラス側）に接続される。
【００８３】
コネクタ２００は、外部ハウジング１１０のコネクタ連結部１１６に結合される結合部２０１、絶縁部材を介して結合部２０１に固定されると共にリード線１９０と電気接続される端子２０２を備えている。端子２０２は、外部コネクタの接続端子と接続されるようになっている。
【００８４】
位置決め部材２５０は、電気的絶縁性及び熱的絶縁性を有する絶縁材料を用いて、軸線Ｓ方向に伸長する略円筒状に形成され、軸線Ｓを中心とする円筒状の貫通孔５１、外周面５３、ダイヤフラム３０の可撓平板部３１に接する端面２５２を備えている。
尚、位置決め部材２５０を形成する絶縁材料は、前述の位置決め部材５０，１５０と同様のものである。
【００８５】
そして、位置決め部材２５０は、サブハウジング２０の内周壁２２に嵌合されると共に、貫通孔５１内において、ダイヤフラム３０の突出部３２と、断熱部材１６０と、第１電極７１、圧電素子７２及び第２電極１７３からなる圧力計測部材１７０と、絶縁部材１８２とを積層状態で位置決めして保持する。
すなわち、位置決め部材２５０は、ハウジングの一部をなすサブハウジング２０の内側に配置されると共に、突出部３２、断熱部材１６０、圧力計測部材１７０及び絶縁部材１８２を貫通孔５１に嵌め込んでハウジングの軸線Ｓ上に位置決めする役割をなす。
したがって、位置決め部材２５０を基準として、突出部３２、圧力計測部材１７０を構成する第１電極７１、圧電素子７２、第２電極１７３を、両電極の絶縁性を確保しつつ軸線Ｓ上に位置決めして、容易に組み付けることができる。
【００８６】
また、位置決め部材２５０の熱伝導率は、断熱部材１６０の熱伝導率と同等で、絶縁部材１８２の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。これにより、位置決め部材２５０を断熱部材としても機能させることができる。
さらに、位置決め部材２５０は、断熱部材１６０及び圧力計測部材１７０を囲繞するように形成されているため、ダイヤフラム３０及びハウジングの壁部から圧電素子７２に向かう伝熱をより効率良く抑制することができる。
【００８７】
上記第３実施形態に係る圧力センサによれば、ダイヤフラム３０に伝達した熱は、断熱部材１６０により断熱されて、ダイヤフラム３０から第１電極７１及び圧電素子７２への伝熱が抑制される。したがって、圧電素子７２に対する熱の影響が抑制され、センサ出力の基準点（零点）の変動を防止でき、所期のセンサ精度を得ることができる。
【００８８】
また、ハウジングは、外部ハウジング１１０と、外部ハウジング１１０の内側に嵌め込まれて固定されるサブハウジング２０を含み、サブハウジング２０には、ダイヤフラム３０、位置決め部材２５０、断熱部材１６０、圧力計測部材１７０、及び予荷重付与部材１８０が配置される。
すなわち、サブハウジング２０に対して、ダイヤフラム３０、位置決め部材２５０、断熱部材１６０、圧力計測部材１７０、及び予荷重付与部材１８０を予め組み込んで、センサモジュールＭ３を形成することができる。
したがって、適用対象物に応じて取付け形状等が異なる場合は、外部ハウジング１１０のみを適用対象毎に設定して、センサモジュールＭ３を共用することができる。
【００８９】
図１５及び図１６は、本発明に係る圧力センサの第４実施形態を示すものであり、前述の第３実施形態に係るセンサモジュールＭ３における第１電極７１の電気的な接続経路及び断熱部材を変更した以外は同一である。したがって、前述の第３実施形態に係る圧力センサと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９０】
第４実施形態に係る圧力センサは、軸線Ｓを画定する筒状のハウジングとしての外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０、ダイヤフラム３０、位置決め部材２５０、断熱部材２６０、圧力計測部材１７０、予荷重付与部材１８０、第１導電体としての圧縮バネ１９１、第２導電体としてのリード線１９２、コネクタ２００を備えている。
【００９１】
圧縮バネ１９１は、第１電極７１とダイヤフラム３０とを電気的に接続するものであり、導電性のバネ材料によりコイル状に形成されている。
そして、圧縮バネ１９１は、断熱部材２６０の貫通孔２６１内において、ダイヤフラム３０の突出部３２と第１電極７１とに接触するように圧縮して配置される。
すなわち、第１電極７１は、圧縮バネ１９１、ダイヤフラム３０、及びハウジング（外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０）を介して、電気回路に対して電気的にグランド側（マイナス側）に接続される。
【００９２】
リード線１９２は、前述のリード線１９０と同様に、第２電極１７３に電気的に接続され、貫通孔１８２ａ，１８１ａ、及び貫通路１３を通り、外部ハウジング１１０と絶縁して導出された状態でコネクタ２００に導かれる。
すなわち、第２電極１７３は、リード線１９２を介して、コネクタ２００の端子２０２に接続され、外部コネクタを介して、電気回路に対して電気的に出力側（プラス側）に接続される。
【００９３】
断熱部材２６０は、図１５及び図１６に示すように、電気的絶縁性及び熱的絶縁性を有する絶縁材料を用いて、突出部２２及び第１電極７１の外径と同等の外径をなす所定高さの円柱状に形成され、軸線Ｓを中心とする円形の貫通孔２６１を備えている。
貫通孔２６１は、圧縮バネ１９１を伸縮自在に受け入れるように形成されている。
尚、断熱部材２６０を形成する絶縁材料は、断熱部材６０と同様のものである。
【００９４】
そして、断熱部材２６０は、サブハウジング２０の内側において、ダイヤフラム３０の突出部３２と第１電極７１の間に密接して配置される。
すなわち、断熱部材２６０は、ダイヤフラム３０と第１電極７１の間に介在するように配置される。
これにより、断熱部材２６０は、ダイヤフラム３０から第１電極７１への伝熱を抑制するように機能する。
【００９５】
上記第４実施形態に係る圧力センサによれば、ダイヤフラム３０に伝達した熱は、断熱部材２６０により断熱されて、ダイヤフラム３０から第１電極７１及び圧電素子７２への伝熱が抑制される。したがって、圧電素子７２に対する熱の影響が抑制され、センサ出力の基準点（零点）の変動を防止でき、所期のセンサ精度を得ることができる。
【００９６】
また、第１電極７１とダイヤフラム３０に接続される第１導電体として、断熱部材２６０の貫通孔２６１に配置される圧縮バネ１９１を採用することにより、貫通孔２６１内において断熱性の高い空気の占める割合を高くでき、より断熱性を向上させることができる。さらに、圧縮バネ１９１を採用することにより、バネの付勢力を利用して電気的接点を維持することができる。
【００９７】
また、ハウジングは、外部ハウジング１１０と、外部ハウジング１１０の内側に嵌め込まれて固定されるサブハウジング２０を含み、サブハウジング２０には、ダイヤフラム３０、位置決め部材２５０、断熱部材２６０、圧縮バネ１９１、圧力計測部材１７０、及び予荷重付与部材１８０が配置される。
すなわち、サブハウジング２０に対して、ダイヤフラム３０、位置決め部材２５０、断熱部材２６０、圧縮バネ１９１、圧力計測部材１７０、及び予荷重付与部材１８０を予め組み込んで、センサモジュールＭ４を形成することができる。
したがって、適用対象物に応じて取付け形状等が異なる場合は、外部ハウジング１１０のみを適用対象毎に設定して、センサモジュールＭ４を共用することができる。
【００９８】
図１７及び図１８は、本発明に係る圧力センサの第５実施形態を示すものであり、前述の第３実施形態に係るセンサモジュールＭ３における第１電極７１の電気的な接続経路、断熱部材、及び位置決め部材を変更した以外は同一である。したがって、前述の第３実施形態に係る圧力センサと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９９】
第５実施形態に係る圧力センサは、軸線Ｓを画定する筒状のハウジングとしての外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０、ダイヤフラム３０、位置決め部材３５０、断熱部材３６０、圧力計測部材１７０、予荷重付与部材１８０、第１導電体としてのリード線２９１、第２導電体としてのリード線１９２、コネクタ２００を備えている。
【０１００】
リード線２９１は、第１電極７１とダイヤフラム３０とを電気的に接続するものであり、断熱部材３６０を跨ぐように湾曲して形成されている。
そして、リード線２９１は、断熱部材３６０の周りで、かつ、位置決め部材３５０の切り欠き溝３５４内に配置されて、ダイヤフラム３０の突出部３２と第１電極７１に接続される。
すなわち、第１電極７１は、リード線２９１、ダイヤフラム３０、及びハウジング（外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０）を介して、電気回路に対して電気的にグランド側（マイナス側）に接続される。
【０１０１】
位置決め部材３５０は、電気的絶縁性及び熱的絶縁性を有する絶縁材料を用いて、軸線Ｓ方向に伸長する略円筒状に形成され、軸線を中心とする貫通孔５１、外周面５３、端面２５２、切り欠き溝３５４を備えている。
尚、位置決め部材３５０を形成する絶縁材料は、前述の位置決め部材５０，１５０，２５０と同様のものである。
【０１０２】
そして、位置決め部材３５０は、サブハウジング２０の内周壁２２に嵌合されると共に、貫通孔５１内において、ダイヤフラム３０の突出部３２と、断熱部材３６０と、第１電極７１、圧電素子７２及び第２電極１７３からなる圧力計測部材１７０と、絶縁部材１８２とを積層状態で位置決めして保持する。
すなわち、位置決め部材３５０は、ハウジングの一部をなすサブハウジング２０の内側に配置されると共に、突出部３２、断熱部材３６０、圧力計測部材１７０及び絶縁部材１８２を貫通孔５１に嵌め込んでハウジングの軸線Ｓ上に位置決めする役割をなす。
したがって、位置決め部材３５０を基準として、突出部３２、圧力計測部材１７０を構成する第１電極７１、圧電素子７２、第２電極１７３を、両電極の絶縁性を確保しつつ軸線Ｓ上に位置決めして、容易に組み付けることができる。
【０１０３】
また、位置決め部材３５０の熱伝導率は、断熱部材３６０の熱伝導率と同等で、絶縁部材１８２の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。これにより、位置決め部材３５０を断熱部材としても機能させることができる。
さらに、位置決め部材３５０は、断熱部材３６０及び圧力計測部材１７０を囲繞するように形成されているため、ダイヤフラム３０及びハウジングの壁部から圧電素子７２に向かう伝熱をより効率良く抑制することができる。
【０１０４】
断熱部材３６０は、電気的絶縁性及び熱的絶縁性を有する絶縁材料を用いて、突出部３２及び第１電極７１の外径と同等の外径をなす所定高さの円柱状に形成されている。
尚、断熱部材３６０を形成する絶縁材料は、断熱部材６０，２６０と同様のものである。
【０１０５】
そして、断熱部材３６０は、サブハウジング２０の内側において、ダイヤフラム３０の突出部３２と第１電極７１の間に密接して配置される。
すなわち、断熱部材３６０は、ダイヤフラム３０と第１電極７１の間に介在するように配置される。
これにより、断熱部材３６０は、ダイヤフラム３０から第１電極７１への伝熱を抑制するように機能する。
【０１０６】
上記第５実施形態に係る圧力センサによれば、ダイヤフラム３０に伝達した熱は、断熱部材３６０により断熱されて、ダイヤフラム３０から第１電極７１及び圧電素子７２への伝熱が抑制される。したがって、圧電素子７２に対する熱の影響が抑制され、センサ出力の基準点（零点）の変動を防止でき、所期のセンサ精度を得ることができる。
【０１０７】
また、ハウジングは、外部ハウジング１１０と、外部ハウジング１１０の内側に嵌め込まれて固定されるサブハウジング２０を含み、サブハウジング２０には、ダイヤフラム３０、位置決め部材３５０、断熱部材３６０、リード線２９１、圧力計測部材１７０、及び予荷重付与部材１８０が配置される。
すなわち、サブハウジング２０に対して、ダイヤフラム３０、位置決め部材３５０、断熱部材３６０、リード線２９１、圧力計測部材１７０、及び予荷重付与部材１８０を予め組み込んで、センサモジュールＭ５を形成することができる。
したがって、適用対象物に応じて取付け形状等が異なる場合は、外部ハウジング１１０のみを適用対象毎に設定して、センサモジュールＭ５を共用することができる。
【０１０８】
図１９及び図２０は、本発明に係る圧力センサの第６実施形態を示すものであり、前述の第３実施形態に係るセンサモジュールＭ３における第１電極７１の電気的な接続経路、断熱部材、予荷重付与部材を変更し、位置決め部材を廃止した以外は同一である。したがって、前述の第３実施形態に係る圧力センサと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０９】
第６実施形態に係る圧力センサは、軸線Ｓを画定する筒状のハウジングとしての外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０、ダイヤフラム３０、断熱部材４６０、圧力計測部材１７０、予荷重付与部材２８０、第１導電体としてのリード線３９１、第２導電体としてのリード線１９２、コネクタ２００を備えている。
【０１１０】
予荷重付与部材２８０は、固定部材２８１、絶縁部材１８２により構成されている。
固定部材２８１は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて略円柱状に形成され、軸線Ｓを中心とする中央領域においてリード線１９２を通す貫通孔２８１ａ、軸線Ｓを中心とする円柱状の嵌合部２８１ｂ、嵌合部２８１ｃに嵌合された円筒状のスリーブ２８１ｃを備えている。
【０１１１】
スリーブ２８１ｃは、嵌合部２８１ｂに嵌合された状態で、第１電極７１、圧電素子７２、及び第２電極１７３からなる圧力計測部材１７０と、絶縁部材１８２とを軸線Ｓ上に位置決めする役割をなす。
尚、スリーブ２８１ｃは、嵌合部２８１ｂと一体的に形成されてもよい。
すなわち、スリーブ２８１ｃは、前述の実施形態における位置決め部材のような役割をなす。
【０１１２】
リード線３９１は、第１電極７１と固定部材２８１のスリーブ２８１ｃに電気的に接続されている。
ここで、リード線３９１は、ダイヤフラム３０が受ける圧力に応じて圧電素子７２を押圧する第１電極７１が移動可能となるように、ボンディングワイヤ等の柔軟性をもつ配線材料により形成されている。
すなわち、第１電極７１は、リード線３９１、固定部材２８１、及びハウジング（外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０）を介して、電気回路に対して電気的にグランド側（マイナス側）に接続される。
【０１１３】
断熱部材４６０は、図２０に示すように、電気的絶縁性及び熱的絶縁性を有する絶縁材料を用いて略円柱状に形成され、突出部３２を嵌合させる嵌合穴４６１を備えている。
尚、断熱部材４６０を形成する絶縁材料は、断熱部材６０，２６０，３６０と同様のものである。
【０１１４】
そして、断熱部材４６０は、サブハウジング２０の内側において、ダイヤフラム３０の突出部３２を嵌合穴４６１に嵌合させることで、突出部３２と第１電極７１の間に密接して配置される。
すなわち、断熱部材４６０は、ダイヤフラム３０と第１電極７１の間に介在するように配置される。
これにより、断熱部材４６０は、ダイヤフラム３０から第１電極７１への伝熱を抑制ないし防止するように機能する。
【０１１５】
上記第６実施形態に係る圧力センサによれば、ダイヤフラム３０に伝達した熱は、断熱部材４６０により断熱されて、ダイヤフラム３０から第１電極７１及び圧電素子７２への伝熱が抑制される。したがって、圧電素子７２に対する熱の影響が抑制され、センサ出力の基準点（零点）の変動を防止でき、所期のセンサ精度を得ることができる。
【０１１６】
また、ハウジングは、外部ハウジング１１０と、外部ハウジング１１０の内側に嵌め込まれて固定されるサブハウジング２０を含み、サブハウジング２０には、ダイヤフラム３０、断熱部材４６０、リード線３９１、圧力計測部材１７０、及び予荷重付与部材２８０が配置される。
すなわち、サブハウジング２０に対して、ダイヤフラム３０、断熱部材４６０、リード線３９１、圧力計測部材１７０、及び予荷重付与部材２８０を予め組み込んで、センサモジュールＭ６を形成することができる。
したがって、適用対象物に応じて取付け形状等が異なる場合は、外部ハウジング１１０のみを適用対象毎に設定して、センサモジュールＭ６を共用することができる。
【０１１７】
図２１は、本発明に係る圧力センサの第７実施形態を示すものであり、前述の第３実施形態に係るセンサモジュールＭ３における第１電極７１の電気的な接続経路、断熱部材、及び位置決め部材を変更した以外は同一である。したがって、前述の第３実施形態に係る圧力センサと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１８】
第７実施形態に係る圧力センサは、軸線Ｓを画定する筒状のハウジングとしての外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０、ダイヤフラム３０、位置決め部材４５０、断熱部材３６０、圧力計測部材１７０、予荷重付与部材３８０、第１導電体としてのリード線４９１、第２導電体としてのリード線１９２、コネクタ２００を備えている。
【０１１９】
予荷重付与部材３８０は、固定部材３８１、絶縁部材１８２により構成されている。
固定部材３８１は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて略円柱状に形成され、軸線Ｓを中心とする中央領域においてリード線１９２を通す貫通孔３８１ａ、軸線Ｓから外れた外側寄りの領域においてリード線４９１を嵌合させて電気的に接続する嵌合孔３８１ｂを備えている。
【０１２０】
位置決め部材４５０は、電気的絶縁性及び熱的絶縁性を有する絶縁材料を用いて、軸線Ｓ方向に伸長する略円筒状に形成され、軸線Ｓを中心とする貫通孔５１、外周面５３、端面２５２、リード線４９１を通す切り欠き溝４５４を備えている。
尚、位置決め部材４５０を形成する絶縁材料は、前述の位置決め部材５０，１５０，２５０，３５０と同様のものである。
【０１２１】
そして、位置決め部材４５０は、サブハウジング２０の内周壁２２に嵌合されると共に、貫通孔５１内において、ダイヤフラム３０の突出部３２と、断熱部材３６０と、第１電極７１、圧電素子７２及び第２電極１７３からなる圧力計測部材１７０と、絶縁部材１８２とを積層状態で位置決めして保持する。
すなわち、位置決め部材４５０は、ハウジングの一部をなすサブハウジング２０の内側に配置されると共に、突出部３２、断熱部材３６０、圧力計測部材１７０及び絶縁部材１８２を貫通孔５１に嵌め込んでハウジングの軸線Ｓ上に位置決めする役割をなす。
したがって、位置決め部材４５０を基準として、突出部３２、圧力計測部材１７０を構成する第１電極７１、圧電素子７２、第２電極１７３を、両電極の絶縁性を確保しつつ軸線Ｓ上に位置決めして、容易に組み付けることができる。
【０１２２】
また、位置決め部材４５０の熱伝導率は、断熱部材３６０の熱伝導率と同等で、絶縁部材１８２の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。これにより、位置決め部材４５０を断熱部材としても機能させることができる。
さらに、位置決め部材４５０は、断熱部材３６０及び圧力計測部材１７０を囲繞するように形成されているため、ダイヤフラム３０及びハウジングの壁部から圧電素子７２に向かう伝熱をより効率良く抑制することができる。
【０１２３】
リード線４９１は、圧力計測部材１７０の第１電極７１に電気的に接続され、位置決め部材４５０の切り欠き溝４５４を通り、固定部材３８１の嵌合孔３８１ｂに嵌合されて電気的に接続されている。
ここで、リード線４９１は、ダイヤフラム３０が受ける圧力に応じて圧電素子７２を押圧する第１電極７１が移動可能となるように、ボンディングワイヤ等の柔軟性をもつ配線材料により形成されている。
すなわち、第１電極７１は、リード線４９１、固定部材３８１、及びハウジング（外部ハウジング１１０及びサブハウジング２０）を介して、電気回路に対して電気的にグランド側（マイナス側）に接続される。
【０１２４】
上記第７実施形態に係る圧力センサによれば、ダイヤフラム３０に伝達した熱は、断熱部材３６０により断熱されて、ダイヤフラム３０から第１電極７１及び圧電素子７２への伝熱が抑制される。したがって、圧電素子７２に対する熱の影響が抑制され、センサ出力の基準点（零点）の変動を防止でき、所期のセンサ精度を得ることができる。
【０１２５】
また、ハウジングは、外部ハウジング１１０と、外部ハウジング１１０の内側に嵌め込まれて固定されるサブハウジング２０を含み、サブハウジング２０には、ダイヤフラム３０、位置決め部材４５０、断熱部材３６０、圧力計測部材１７０、及び予荷重付与部材３８０が配置される。
すなわち、サブハウジング２０に対して、ダイヤフラム３０、位置決め部材４５０、断熱部材３６０、圧力計測部材１７０、及び予荷重付与部材３８０を予め組み込んで、センサモジュールＭ７を形成することができる。
したがって、適用対象物に応じて取付け形状等が異なる場合は、外部ハウジング１１０のみを適用対象毎に設定して、センサモジュールＭ７を共用することができる。
【０１２６】
上記実施形態においては、ダイヤフラムとして、可撓板状部３１及び突出部３２を一体的に備えたダイヤフラム３０を示したが、これに限定されるものではなく、可撓板状部３１と突出部３２が別個に形成されて、可撓板状部３１がダイヤフラムとして機能し、突出部３２が力伝達部材として機能する構成を採用してもよい。
【０１２７】
上記実施形態においては、ハウジングとして、外部ハウジング１０，１１０と、サブハウジング２０を含む構成を示したが、これに限定されるものではなく、一つのハウジングを採用してもよい。
【０１２８】
以上述べたように、本発明の圧力センサは、熱の影響を抑制して、所期のセンサ精度を確保できるため、特にエンジンの燃焼室内の燃焼ガス等の高温圧力媒体の圧力を検出する圧力センサとして適用できるのは勿論のこと、燃焼ガス以外の高温の圧力媒体あるいはその他の圧力媒体の圧力を検出する圧力センサとしても有用である。
【符号の説明】
【０１２９】
Ｓ  軸線
１０，１１０  外部ハウジング
２０  サブハウジング
３０  ダイヤフラム
３１  可撓平板部
３２  突出部
５０，１５０，２５０，３５０，４５０  位置決め部材
６０，１６０，２６０，３６０，４６０  断熱部材
７０，１７０  圧力計測部材
７１  第１電極
７２  圧電素子
７３，１７３  第２電極
８０，１８０，２８０，３８０  予荷重付与部材
８１，１８１，２８１，３８１  固定部材
８２，１８２  絶縁部材
９１  リード線（第１導電体）
９２  リード線（第２導電体）
１９０  リード線（導電体）
１９１  圧縮バネ（第１導電体）
１９２  リード線（第２導電体）
２９１，３９１，４９１  リード線（第１導電体）
【図１】
2020016512.tif 000003
【図２】
2020016512.tif 000004
【図３】
2020016512.tif 000005
【図４】
2020016512.tif 000006
【図５】
2020016512.tif 000007
【図６】
2020016512.tif 000008
【図７】
2020016512.tif 000009
【図８】
2020016512.tif 000010
【図９】
2020016512.tif 000011
【図１０】
2020016512.tif 000012
【図１１】
2020016512.tif 000013
【図１２】
2020016512.tif 000014
【図１３】
2020016512.tif 000015
【図１４】
2020016512.tif 000016
【図１５】
2020016512.tif 000017
【図１６】
2020016512.tif 000018
【図１７】
2020016512.tif 000019
【図１８】
2020016512.tif 000020
【図１９】
2020016512.tif 000021
【図２０】
2020016512.tif 000022
【図２１】
2020016512.tif 000023