(57)【要約】【課題】熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出できる圧力センサを提供する。【解決手段】先端筒状部１１を有するハウジング１０、ハウジング内に収容されると共に圧電体３２を含む圧力計測部３０、先端筒状部の内側に固定された可撓板状部２１及び可撓板状部と圧力計測部の間に介在するロッド部２２を有するダイヤフラム２０を備えた圧力センサにおいて、ダイヤフラム２０を圧力媒体から遮蔽するべく先端筒状部１１の内側に保持された遮熱板７０を含む。これによれば、熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端筒状部を有するハウジングと、
前記ハウジング内に収容されると共に圧電体を含む圧力計測部と、
前記先端筒状部の内側に固定された可撓板状部及び前記可撓板状部と前記圧力計測部の間に介在するロッド部を有するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを圧力媒体から遮蔽するべく前記先端筒状部の内側に保持された遮熱板とを備える、
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記先端筒状部は、その先端において縮径した開口を画定する先端環状部を有し、
前記遮熱板は、前記先端環状部により保持されている、
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】
前記先端環状部は、前記先端筒状部の開口縁領域を内側に折り曲げて形成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記遮熱板は、圧力媒体の圧力を受けない状態において、前記可撓板状部に対して非荷重にて接触又は所定の遊び隙間をおいて対向するように保持されている、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記遊び隙間は、前記遮熱板の板厚以下の範囲に設定されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記先端筒状部は、円筒状に形成され、
前記可撓板状部は、前記先端筒状部の内側に配置される円板状に形成され、
前記遮熱板は、前記先端筒状部の内径よりも小さい外径をなす円板状に形成されている、
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】
前記先端筒状部は、第１筒状部と、前記第１筒状部よりも先端側に位置し前記第１筒状部よりも薄い肉厚の第２筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部の境界に形成された段差面を含み、
前記可撓板状部は、前記段差面に固定され、
前記第２筒状部は、その先端において縮径した開口を画定する先端環状部を有し、
前記遮熱板は、前記先端環状部により保持されている、
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記先端環状部は、前記第２筒状部を画定するべく前記ハウジングに結合された結合部材により形成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記圧力計測部は、前記先端筒状部の先端側から順次に積層された第１電極、圧電体、及び第２電極を有し、
前記ダイヤフラムは、前記第１電極を兼ねる、
ことを特徴とする請求項１ないし８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、筒状の筐体、筐体の先端側に接合されて受圧した圧力に応じて撓むダイヤフラム、筐体内に配置されたセンサ部、ダイヤフラムとセンサ部を接続する接続部、ダイヤフラムの外面の略中央部において溶接により接続された遮熱板としての受熱部を備えた圧力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は、組立時の予荷重により、ダイヤフラムが外向きに凸状に変形すると、ダイヤフラムの外周領域において遮熱板との間に隙間を生じる。
この隙間を通して、ダイヤフラムは高温の圧力媒体に直接曝されることになり、熱の影響を抑制ないし防止できる構造ではない。
【０００４】
また、遮熱板は、ダイヤフラムに溶接により固定されるため、溶接強度を保証するべくＸ線透過試験や破壊試験等が必要になり、管理工数及び管理コストの増加を招き、又、遮熱板としては金属材料に限定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
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、高温の圧力媒体からダイヤフラムを確実に遮断して、熱の影響を抑制し、高温圧力媒体の圧力を高精度に検出できる、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】
【０００７】
本発明の圧力センサは、先端筒状部を有するハウジングと、ハウジング内に収容されると共に圧電体を含む圧力計測部と、先端筒状部の内側に固定された可撓板状部及び可撓板状部と圧力計測部の間に介在するロッド部を有するダイヤフラムと、ダイヤフラムを圧力媒体から遮蔽するべく先端筒状部の内側に保持された遮熱板とを備える、構成となっている。
【０００８】
上記構成をなす圧力センサにおいて、先端筒状部は、その先端において縮径した開口を画定する先端環状部を有し、遮熱板は先端環状部により保持されている、構成を採用してもよい。
【０００９】
上記構成をなす圧力センサにおいて、先端環状部は、先端筒状部の開口縁領域を内側に折り曲げて形成されている、構成を採用してもよい。
【００１０】
上記構成をなす圧力センサにおいて、遮熱板は、圧力媒体の圧力を受けない状態において、可撓板状部に対して非荷重にて接触又は所定の遊び隙間をおいて対向するように保持されている、構成を採用してもよい。
【００１１】
上記構成をなす圧力センサにおいて、遊び隙間は、遮熱板の板厚以下の範囲に設定されている、構成を採用してもよい。
【００１２】
上記構成をなす圧力センサにおいて、先端筒状部は、円筒状に形成され、可撓板状部は、先端筒状部の内側に配置される円板状に形成され、遮熱板は、先端筒状部の内径よりも小さい外径をなす円板状に形成されている、構成を採用してもよい。
【００１３】
上記構成をなす圧力センサにおいて、先端筒状部は、第１筒状部と、第１筒状部よりも先端側に位置し第１筒状部よりも薄い肉厚の第２筒状部と、第１筒状部と第２筒状部の境界に形成された段差面を含み、可撓板状部は、段差面に固定され、第２筒状部は、その先端において縮径した開口を画定する先端環状部を有し、遮熱板は先端環状部により保持されている、構成を採用してもよい。
【００１４】
上記構成をなす圧力センサにおいて、先端環状部は、第２筒状部を画定するべくハウジングに結合された結合部材により形成されている、構成を採用してもよい。
【００１５】
上記構成をなす圧力センサにおいて、圧力計測部は、先端筒状部の先端側から順次積層された第１電極、圧電体、及び第２電極を有し、ダイヤフラムは、第１電極を兼ねる、構成を採用してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成をなす圧力センサによれば、熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出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】
【００１７】
【図１】本発明に係る圧力センサの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す圧力センサにおいて、先端筒状部を有するハウジング、ダイヤフラム、遮熱板、圧力計測部等を示す部分拡大断面図である。
【図３】図１に示す圧力センサにおいて、先端筒状部、ダイヤフラム、及び遮熱板の相互関係を示す部分拡大断面図である。
【図４】図１に示す圧力センサにおいて、先端筒状部の開口縁領域に折り曲げ加工を施す前の状態及び折り曲げ加工後の先端筒状部、ダイヤフラム、及び遮熱板を示す部分拡大断面図である。
【図５】本発明に係る圧力センサの他の実施形態を示す断面図である。
【図６】図５に示す圧力センサにおいて、先端筒状部を有するハウジング、ダイヤフラム、遮熱板、圧力計測部等を示す部分拡大断面図である。
【図７】図５に示す圧力センサにおいて、先端筒状部、結合部材、ダイヤフラム、及び遮熱板の相互関係を示す部分拡大断面図である。
【図８】図５に示す圧力センサにおいて、先端筒状部の一部を画定する結合部材をハウジングに結合する前の状態及び結合後の状態における先端筒状部、ダイヤフラム、結合部材、及び遮熱板を示す部分拡大断面図である。
【図９】本発明に係る圧力センサと従来の圧力センサとで、センサ出力を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、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、燃焼室内の燃焼ガスの圧力を検出するものである。
この圧力センサは、図１及び図２に示すように、ハウジング１０、ダイヤフラム２０、圧力計測部３０、押え部材４０、リード線５０、コネクタ６０、遮熱板７０を備えている。
【００１９】
ハウジング１０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方向に伸長する内部空間Ａを画定する多段円筒状に形成されている。
そして、ハウジング１０は、先端筒状部１１、シール部１２、雄ネジ部１３、開口端部１４、内壁面１５，１６、雌ネジ部１７を備えている。
【００２０】
先端筒状部１１は、シール部１２から軸線Ｓ方向の先端側に位置する領域で、二段肉厚の円筒状に形成され、第１筒状部１１ａ、第２筒状部１１ｂ、段差面１１ｃ、先端環状部１１ｄ、先端環状部１１ｄにより画定された開口１１ｅを備えている。
【００２１】
第１筒状部１１ａは、円筒状の内壁面１１ａ１を画定し、又、その外壁面がシリンダヘッドＨの取付け孔の内周面Ｈ１に近接又は密接して配置され、燃焼ガスに曝され難いようになっている。
第２筒状部１１ｂは、折り曲げ加工される前の状態で、第１筒状部１１ａの肉厚よりも薄い肉厚をなす円筒状の内壁面１１ｂ１を画定している。
段差面１１ｃは、第１筒状部１１ａと第２筒状部１１ｂの境界において、軸線Ｓに垂直な環状平面として形成されている。
そして、段差面１１ｃは、ダイヤフラム２０の可撓板状部２１を溶接等により固定する固定面として機能する。
【００２２】
先端環状部１１ｄは、第２筒状部１１ｂの開口縁領域を内側に折り曲げて形成され、その中央領域において円形の開口１１ｅを画定している。
開口１１ｅは、遮熱板７０の外径Ｄよりも縮径してすなわち小さい内径に形成されている。
すなわち、先端環状部１１ｄは、第２筒状部１１ｂの内側に収容された遮熱板７０を脱落しないように保持する役割をなす。
【００２３】
シール部１２は、先端筒状部１１の先端から軸線Ｓ方向に後退した所定位置において円錐面状に形成されており、シリンダヘッドＨのシール面Ｈ２に当接して燃焼室ＣＨ内の燃焼ガスが漏れるのを防止する役割をなす。
雄ネジ部１３は、シリンダヘッドＨに設けられた取付け孔の雌ネジ部Ｈ３と螺合させてハウジング１０を固定するべく、シール部１２から軸線Ｓ方向に後退した拡径領域に形成されている。
開口端部１４は、押え部材４０等を取り付ける際の挿入口として機能すると共に、スペーサ６１を介してコネクタ６０が固定されるように形成されている。
【００２４】
内壁面１５は、押え部材４０を挿入し得る内径寸法をなす円筒状の内周面として形成されている。
内壁面１６は、内壁面１５よりも縮径した内径寸法をなす円筒状の内周面として形成され、この領域において圧力計測部３０が収容されるようになっている。
雌ネジ部１７は、押え部材４０を螺合させて固定するべく、内壁面１５と内壁面１６の間の領域に形成されている。
【００２５】
ダイヤフラム２０は、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ている。
そして、ダイヤフラム２０は、可撓板状部２１、可撓板状部２１に連続して形成されたロッド部２２を備えている。
【００２６】
可撓板状部２１は、板厚ｔ１の円板状に形成され、その外縁領域が先端筒状部１１の段差面１１ｃに対して溶接等により固定されている。
可撓板状部２１は、遮熱板７０を介して燃焼ガスの圧力に応じた荷重が伝達され、その荷重に応じて軸線Ｓ方向に弾性変形する領域である。
ここで、可撓板状部２１の板厚ｔ１は、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ程度である。
【００２７】
ロッド部２２は、可撓板状部２１の略中央領域から軸線Ｓ方向に伸長する円柱状に形成されている。
そして、ロッド部２２の外周面は、ハウジング１０の内壁面１１ａ１，１６と所定の隙間をおいて配置され、ロッド部２２の端面は、圧力計測部３０の圧電体３２に当接するように配置されている。
すなわち、ロッド部２２は、可撓板状部２１と圧力計測部３０の圧電体３２との間に介在し、可撓板状部２１が受けた力を圧電体３２に伝達する機能をなす。
【００２８】
圧力計測部３０は、圧電素子として機能するものであり、図２に示すように、先端筒状部１１の先端側から軸線Ｓ方向に順次積層された、第１電極３１、圧電体３２、第２電極３３を備えている。
【００２９】
第１電極３１は、導電性の金属材料により形成され、この実施形態においては、ダイヤフラム２０がその役割を兼ねている。
そして、第１電極３１すなわちダイヤフラム２０は、ロッド部２２が圧電体３２と密接して配置され、ハウジング１０とシリンダヘッドＨを介して、電気的にグランド（マイナス側）に接続される。
【００３０】
圧電体３２は、四角柱状に形成され、第１電極３１すなわちダイヤフラム２０のロッド部２２と第２電極３３の間に挟み込まれて、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ものであり、ピエゾ素子、酸化亜鉛、水晶等が適用される。
第２電極３３は、導電性の金属材料により円柱又は円板状に形成され、圧電体３２と密接して配置され、リード線５０を介して、電気的にプラス側に接続される。
【００３１】
上記の圧力計測部３０では、ダイヤフラム２０が第１電極３１を兼ねるため、専用の電極を設ける場合に比べて、部品点数を削減でき、構造を簡素化できる。
尚、この構成に限るものではなく、第１電極３１として、ダイヤフラム２０とは別の電極を介在させてもよい。
【００３２】
押え部材４０は、図２に示すように、ネジ部材４１、絶縁部材４２により構成されている。
ネジ部材４１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、ハウジング１０の雌ネジ部１７に螺合される雄ネジ部４１ａ、リード線５０を通す貫通孔４１ｂ、絶縁部材４２に当接する当接面４１ｃを備えている。
絶縁部材４２は、電気的に絶縁性の高い絶縁材料、例えば、アルミナ等を用いて略円柱状に形成され、ネジ部材４１の当接面４１ｃに当接する端面４２ａ、第２電極３３に当接する端面４２ｂ、リード線５０を通す貫通孔４２ｃを備えている。
【００３３】
そして、図１及び図２に示すように、圧力計測部３０が所定位置に配置された状態で、絶縁部材４２が嵌め込まれ、絶縁部材４２の上方からネジ部材４１が捩じ込まれることにより、圧力計測部３０に対して軸線Ｓ方向に予荷重が加えられ、又、圧力計測部３０がハウジング１０内の所定位置に位置決めされて保持されるようになっている。
【００３４】
リード線５０は、図１に示すように、圧力計測部３０の第２電極３３に電気的に接続され、絶縁部材４２の貫通孔４２ｃ、ネジ部材４１の貫通孔４１ｂ及びハウジング１０の内部空間Ａを通り、コネクタ６０に導かれている。
コネクタ６０は、レセプタクルとして形成され、スペーサ６１を介してハウジング１０の開口端部１４に結合されており、外部のコネクタ（プラグ）と着脱自在に接続されるようになっている。
【００３５】
遮熱板７０は、ダイヤフラム２０を圧力媒体である燃焼ガスから遮蔽するべく先端筒状部１１の内側に配置されるものであり、耐熱性及び低熱伝導性を備えた材料、例えば、ステンレス鋼板を用いて円板状に形成されている。
ここで、遮熱板７０の板厚ｔ２は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
遮熱板７０の材料としては、熱伝導性が低く、耐久性に優れ、剛性の高い材料が好ましく、ステンレス鋼の他に、ニッケルメッキが施された炭素鋼、ニッケル合金、鉄系合金、チタン合金等を使用することができる。
【００３６】
そして、遮熱板７０は、図４に示すように、先端筒状部１１の第２筒状部１１ｂの内側に挿入された後に、折り曲げ加工機Ｍを用いて、第２筒状部１１ｂの開口縁領域が内側に折り曲げて形成された先端環状部１１ｄにより、外部に脱落しないように第２筒状部１１ｂの内側に保持される。
【００３７】
ここで、遮熱板７０は、燃焼ガスの圧力を受けない状態において、可撓板状部２１に対して非荷重にて接触するように保持される。
また、遮熱板７０が第２筒状部１１ｂの内側において、かじり、固着等により不動とならないように、その外径Ｄはダイヤフラムとして機能する可撓板状部２１の有効径よりも大きくかつ第２筒状部１１ｂの内径よりも小さい。
【００３８】
尚、遮熱板７０は、可撓板状部２１に対して非荷重にて接触するように保持されているが、軸線Ｓ方向において所定の遊び隙間をおいて対向するように配置されてもよい。
この場合、遊び隙間は、遮熱板７０の板厚ｔ２以下の範囲に設定され、具体的には、０．１〜０．２ｍｍ程度である。
このように、遊び隙間を設けることにより、遮熱板７０が可撓板状部２１に押し付けられて荷重を及ぼさないように折り曲げ加工を高精度に管理する必要がない。
【００３９】
次に、上記構成をなす圧力センサの組み立てについて説明する。
先ず、ハウジング１０、ダイヤフラム２０、圧電体３２、リード線５０が接続された第２電極３３、ネジ部材４１、絶縁部材４２、コネクタ６０及びスペーサ６１、遮熱板７０が準備される。
【００４０】
続いて、ダイヤフラム２０がハウジング１０に組み付けられる。すなわち、可撓板状部２１が先端筒状部１１の段差面１１ｃに接合されて溶接等により固定される。
続いて、圧電体３２、第２電極３３、絶縁部材４２、及びネジ部材４１が、順次重なるように開口端部１４からハウジング１０内に挿入される。
尚、圧電体３２、第２電極３３、及び絶縁部材４２は、予め積層されて仮組付けされていてもよい。
【００４１】
そして、ネジ部材４１が適宜捩じ込まれ、圧力計測部３０にセンサとしての直線特性を与えるべく所定の予荷重が加えられる。
続いて、スペーサ６１がハウジング１０の開口端部１４に固定され、導出されたリード線５０がコネクタ６０に接続され、コネクタ６０がスペーサ６１に連結される。
【００４２】
続いて、遮熱板７０がハウジング１０の先端筒状部１１の内側に保持されるように組み付けられる。ここで、「保持」とは、先端筒状部１１に不動に固定されるのではなく、脱落しないように支持されることを意味する。
すなわち、遮熱板７０が先端筒状部１１の第２筒状部１１ｂの内側に配置される。
続いて、所定の折り曲げ加工機Ｍを用いて、図４に示すように、第２筒状部１１ｂの開口縁領域が内側に折り曲げられて、先端環状部１１ｄが形成される。ここで、先端環状部１１ｄにより、遮熱板７０の外径Ｄよりも縮径した開口１１ｅが画定される。
【００４３】
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。
【００４４】
上記構成をなす圧力センサにおいて、先端筒状部１１、ダイヤフラム２０、及び遮熱板７０は、図３に示される配置関係となる。
すなわち、遮熱板７０は、燃焼ガスの圧力を受けない状態において、可撓板状部２１に対して非荷重にて接触するように、先端筒状部１１の内側に保持されてダイヤフラム２０の外側に配置される。
したがって、遮熱板７０が開口１１ｅを通して燃焼ガスの圧力を受けると、その圧力に応じた荷重は遮熱板７０を介して可撓板状部２１に即座に加わる。そして、ダイヤフラム２０は、遮熱板７０により燃焼ガスから遮蔽されると共に、受けた荷重に応じて変形する。
【００４５】
これにより、燃焼ガスの熱は、実質的に遮熱板７０により遮断されて、ダイヤフラム２０側への伝熱が抑制ないし防止される。したがって、ダイヤフラム２０の可撓板状部２１は、燃焼ガスによる熱の影響が抑制ないし防止されて、実質的に燃焼ガスの圧力のみを受けることになる。
【００４６】
また、遮熱板７０は可撓板状部２１に対して接触するように配置されるため、その移動に伴う衝撃力や衝撃音等を生じることはなく、又、ダイヤフラム２０の特性に影響を及ぼすこともない。
また、遮熱板７０は、先端筒状部１１の内側に保持されるものであり、溶接等により固定されるものではない。したがって、遮熱板７０の材料としては、遮熱作用が得られる材料あれば、金属材料以外の材料を用いることができる。
【００４７】
以上により、高温の圧力媒体に曝される測定環境下においても、ダイヤフラム２０の熱による変形を抑制することができ、ダイヤフラム２０のロッド部２２と圧力計測部３０の圧電体３２との接触位置を所期の設定状態に維持することができる。
したがって、圧力計測部３０に付与されている予荷重の変動を防止して、予荷重の変動に起因する圧電体３２からの出力ノイズを防止することができる。
それ故に、熱変形等による測定誤差を抑制して、エンジンの燃焼室ＣＨ内の燃焼ガスの圧力を高精度に検出することができる。
【００４８】
すなわち、メカニズムとしては、仮に、ダイヤフラム２０が熱により変形すると、圧力計測部３０に付与されている予荷重が変動し、検出される圧力の精度が低下することになるが、本発明では、遮熱板７０によりダイヤフラム２０の熱よる変形が抑制されるため、熱遮断→ダイヤフラム２０の熱変形を抑制→予荷重の変動防止により、圧力を高精度に検出できる、というものである。
【００４９】
図５ないし図８は、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、前述の遮熱板７０を保持する第２筒状部１１ｂを変更した以外は、前述の実施形態と同一の構成をなすものである。したがって、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。
この実施形態に係る圧力センサは、ハウジング１００、ダイヤフラム２０、圧力計測部３０、押え部材４０、リード線５０、コネクタ６０、遮熱板７０を備えている。
【００５０】
ハウジング１００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方向に伸長する内部空間Ａを画定する多段円筒状に形成されている。
そして、ハウジング１００は、先端筒状部１１０、シール部１２、雄ネジ部１３、開口端部１４、内壁面１５，１６、雌ネジ部１７、先端筒状部１１０に結合された結合部材１２０を備えている。
【００５１】
先端筒状部１１０は、シール部１２から軸線Ｓ方向の先端側に位置する領域で、二段肉厚の円筒状に形成され、第１筒状部１１１、端面１１２、端面１１２に結合された結合部材１２０を備えている。
そして、結合部材１２０は、第１筒状部１１１と外周壁が連続するように結合される第２筒状部１２１、第２筒状部１２１の先端側に形成された先端環状部１２２、第２筒状部１２１の後端側に形成された端面１２３、先端環状部１２２により画定された開口１２４を備えている。
【００５２】
第１筒状部１１１は、円筒状の内壁面１１１ａを画定し、又、その外壁面がシリンダヘッドＨの取付け孔の内周面Ｈ１に近接又は密接して配置され、燃焼ガスに曝され難いようになっている。
端面１１２は、第１筒状部１１１と第２筒状部１２１が結合された状態で両者の境界において、軸線Ｓに垂直な円環状平面をなす段差面を画定する。
そして、端面１１２の内縁領域に位置する段差面は、ダイヤフラム２０の可撓板状部２１を溶接等により固定する固定面として機能する。
【００５３】
第２筒状部１２１は、第１筒状部１１１の肉厚よりも薄い肉厚をなす円筒状の内壁面１２１ａを画定している。内周壁１２１ａの内径は、遮熱板７０の外径Ｄよりも僅かに大きい。
先端環状部１２２は、第２筒状部１２１の先端側において円環平板状に形成され、その中央領域において円形の開口１２４を画定している。
端面１２３は、端面１１２の外周縁領域と接合される円環状平面に形成されている。
開口１２４は、遮熱板７０の外径Ｄよりも小さい内径となるように、先端筒状部としての第２筒状部１２１の内径よりも縮径して形成されている。
すなわち、先端環状部１２２は、第２筒状部１２１の内側に収容された遮熱板７０を、軸線Ｓ方向に移動可能にかつ脱落しないように保持する役割をなす。
【００５４】
ここで、遮熱板７０は、燃焼ガスの圧力を受けない状態において、可撓板状部２１に対して所定の遊び隙間Ｃをおいて対向するように保持される。
ここで、遊び隙間Ｃは、遮熱板７０の板厚ｔ２以下の範囲に設定され、具体的には、０．１〜０．２ｍｍ程度である。
また、遮熱板７０が第２筒状部１２１の内側において、かじり、固着等により不動とならないように、あるいは、摺動による抵抗の増加を招かないように、遮熱板７０の外径Ｄは、ダイヤフラムとして機能する可撓板状部２１の有効径よりも大きくかつ第２筒状部１２１の内径よりも小さい。
尚、遮熱板７０は、可撓板状部２１に対して、荷重を及ぼさない非荷重の状態で接触するように保持されてもよい。
【００５５】
次に、上記構成をなす圧力センサの組み立てについて説明する。
先ず、ハウジング１００、結合部材１２０、ダイヤフラム２０、圧電体３２、リード線５０が接続された第２電極３３、ネジ部材４１、絶縁部材４２、コネクタ６０及びスペーサ６１、遮熱板７０が準備される。
【００５６】
続いて、ダイヤフラム２０がハウジング１００に組み付けられる。すなわち、可撓板状部２１が先端筒状部１１０の端面１１２に接合されて溶接等により固定される。
続いて、圧電体３２、第２電極３３、絶縁部材４２、及びネジ部材４１が、順次重なるように開口端部１４からハウジング１００内に挿入される。
尚、圧電体３２、第２電極３３、及び絶縁部材４２は、予め積層されて仮組付けされていてもよい。
【００５７】
そして、ネジ部材４１が適宜捩じ込まれ、圧力計測部３０にセンサとしての直線特性を与えるべく所定の予荷重が加えられる。
続いて、スペーサ６１がハウジング１００の開口端部１４に固定され、導出されたリード線５０がコネクタ６０に接続され、コネクタ６０がスペーサ６１に連結される。
【００５８】
続いて、図８に示すように、遮熱板７０が結合部材１２０の内側に収容された状態で、結合部材１２０の端面１２３が先端筒状部１１０の端面１１２に接合されて溶接等により固定される。
これにより、遮熱板７０は、ハウジング１００の先端筒状部１１０の内側に保持されるように組み付けられる。
ここで、「保持」とは、先端筒状部１１０に不動に固定されるのではなく、軸線Ｓ方向に移動可能にかつ脱落しないように支持されることを意味する。
【００５９】
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。
【００６０】
上記構成をなす圧力センサにおいて、先端筒状部１１０、ダイヤフラム２０、及び遮熱板７０は、図７に示される配置関係となる。
すなわち、遮熱板７０は、燃焼ガスの圧力を受けない状態において、可撓板状部２１に対して所定の遊び隙間Ｃをおいて対向するように、先端筒状部１１０の内側に保持されてダイヤフラム２０の外側に配置される。
したがって、遮熱板７０が開口１２４を通して燃焼ガスの圧力を受けると、遮熱板７０は即座に可撓板状部２１に密接する。そして、ダイヤフラム２０は、遮熱板７０により燃焼ガスから遮蔽されると共に、受けた圧力に応じて変形する。
【００６１】
これにより、燃焼ガスの熱は、実質的に遮熱板７０により遮断されて、ダイヤフラム２０側への伝熱が抑制ないし防止される。したがって、ダイヤフラム２０の可撓板状部２１は、燃焼ガスによる熱の影響が抑制ないし防止されて、実質的に燃焼ガスの圧力のみを受けることになる。
【００６２】
また、遮熱板７０の遊び隙間Ｃは、遮熱板７０の板厚ｔ２以下の範囲に設定されているため、その移動に伴う衝撃力は小さく、それ故に、衝撃音等を生じることはなく、又、ダイヤフラム２０の特性に影響を及ぼすこともない。
このように、遊び隙間Ｃを設けることにより、第２筒状部１２１の軸線Ｓ方向における寸法の管理が容易になり、管理コスト等を低減することができる。
また、遮熱板７０は、先端筒状部１１０の内側に保持されるものであり、溶接等により固定されるものではない。したがって、遮熱板７０の材料としては、遮熱作用が得られる材料あれば、金属材料以外の材料を用いることができる。
【００６３】
以上により、高温の圧力媒体に曝される測定環境下においても、ダイヤフラム２０の熱による変形を抑制することができ、ダイヤフラム２０のロッド部２２と圧力計測部３０の圧電体３２との接触位置を所期の設定状態に維持することができる。
したがって、圧力計測部３０に付与されている予荷重の変動を防止して、予荷重の変動に起因する圧電体３２からの出力ノイズを防止することができる。
それ故に、熱変形等による測定誤差を抑制して、エンジンの燃焼室ＣＨ内の燃焼ガスの圧力を高精度に検出することができる。
【００６４】
図９は、本発明に係る圧力センサと、従来の圧力センサとで、エンジンの燃焼室における燃焼ガスの圧力を測定した比較試験データを示すグラフである。
・使用エンジン：二気筒ガソリンエンジン、排気量１０００ｃｃ
・運転条件：エンジン回転数５０００ｒｐｍ、全負荷
・基準センサ：精密分析用センサ（ＡＶＬ社製）
・結果データ：点線→精密分析用センサ（実際の燃焼圧力）、実線→本発明の圧力センサ、一点鎖線→従来の圧力センサ
図９に示される結果から明らかなように、遮熱板７０を備えた本発明の圧力センサでは、従来の圧力センサに比べて、実際の燃焼圧力からのズレ量、すなわち、測定誤差が小さくなっている。
このように、本発明の圧力センサによれば、センサ精度が改善されて、エンジンの燃焼室内の燃焼ガス等の圧力媒体の圧力を高精度に検出することができる。
【００６５】
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２１及びロッド部２２を一体的に備えたダイヤフラム２０を示したが、これに限定されるものではなく、可撓板状部２１とロッド部２２が別個に形成されて、可撓板状部２１がダイヤフラムとして機能し、ロッド部２２が力伝達部材として機能する構成を採用してもよい。
【００６６】
上記実施形態においては、ダイヤフラム２０が圧力計測部３０の第１電極３１を兼ねる構成を示したが、これに限定されるものではなく、第１電極３１として専用の電極を設ける構成を採用してもよい。
【００６７】
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、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出できるため、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】
【００６８】
１０  ハウジング
１１  先端筒状部
１１ａ  第１筒状部
１１ｂ第２筒状部
１１ｃ  段差面
１１ｄ  先端環状部
１１ｅ  開口
２０  ダイヤフラム
２１  可撓板状部
ｔ１  板厚
２２  ロッド部
３０  圧力計測部
３１  第１電極
３２  圧電体
３３  第２電極
７０  遮熱板
ｔ２  板厚
１００  ハウジング
１１０  先端筒状部
１１１  第１筒状部
１１２  端面（段差面）
１２０  結合部材
１２１  第２筒状部
１２２  先端環状部
１２４  開口１２４
Ｃ  遊び隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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