(57)【要約】【課題】荷重検出素子に予め予荷重を印加した構成を有する圧力検出装置において、荷重検出素子に印加する予荷重を保持するための高強度な構成とダイヤフラムの高感度な構成とを両立する。【解決手段】圧力検出装置１は、印加される荷重を検出する荷重検出素子２１と、荷重検出素子２１を挟み込むと共に荷重検出素子２１に所定の予荷重を印加することで荷重検出素子２１に圧接された予荷重印加部２２と、を有する予荷重保持部２０を備えている。また、圧力検出装置１は、燃焼室に配置されると共に予荷重印加部２２に当接しており、燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を予荷重印加部２２を介して荷重検出素子２１に伝達させるダイヤフラム３０を備えている。このように、荷重検出素子２１に予荷重を印加する予荷重保持部２０と、圧力を受圧するダイヤフラム３０と、が分離されている。【選択図】図１
2015052504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、前記燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置であって、
印加される荷重を検出する荷重検出素子（２１）と、前記荷重検出素子（２１）を挟み込むと共に前記荷重検出素子（２１）に所定の予荷重を印加することで前記荷重検出素子（２１）に圧接された予荷重印加部（２２）と、を有する予荷重保持部（２０）と、
前記燃焼室に配置されると共に前記予荷重印加部（２２）に当接しており、前記燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を前記予荷重印加部（２２）を介して前記荷重検出素子（２１）に伝達させるダイヤフラム（３０）と、
を備えていることを特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】
前記予荷重印加部（２２）は、
中空部（２３ａ）を有する中空筒状であり、前記中空部（２３ａ）を構成する壁面（２３ｂ）から離間するように前記荷重検出素子（２１）が前記中空部（２３ａ）に配置された筒部（２３）と、
前記荷重検出素子（２１）に当接すると共に前記荷重検出素子（２１）の一方の電極として機能し、前記筒部（２３）のうちの一方の開口部（２３ｃ）に固定された台座（２４）と、
前記筒部（２３）の中空部（２３ａ）に前記壁面（２３ｂ）から離間して配置されると共に、前記荷重検出素子（２１）のうち前記台座（２４）とは反対側に当接し、さらに前記荷重検出素子（２１）の他方の電極として機能する電極部（２５）と、
前記筒部（２３）の中空部（２３ａ）に配置されると共に、前記電極部（２５）のうち前記荷重検出素子（２１）とは反対側に当接した絶縁材（２６）と、
前記絶縁材（２６）のうち前記電極部（２５）とは反対側に当接すると共に、前記台座（２４）との間に位置する前記荷重検出素子（２１）、前記電極部（２５）、及び前記絶縁材（２６）に前記所定の予荷重を印加した状態で前記筒部（２３）のうちの他方の開口部（２３ｄ）に固定された荷重部（２７）と、
を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項３】
前記予荷重印加部（２２）は、
中空部（２８ａ）を有する有底筒状であると共に前記荷重検出素子（２１）の一方の電極として機能し、前記中空部（２８ａ）を構成する壁面（２８ｂ）から離間するように前記荷重検出素子（２１）が底面（２８ｃ）に配置された有底筒部（２８）と、
前記有底筒部（２８）の中空部（２８ａ）に前記壁面（２８ｂ）から離間して配置されると共に、前記荷重検出素子（２１）のうち前記底面（２８ｃ）とは反対側に当接し、さらに前記荷重検出素子（２１）の他方の電極として機能する電極部（２５）と、
前記有底筒部（２８）の中空部（２８ａ）に配置されると共に、前記電極部（２５）のうち前記荷重検出素子（２１）とは反対側に当接した絶縁材（２６）と、
前記絶縁材（２６）のうち前記電極部（２５）とは反対側に当接すると共に、前記底面（２８ｃ）との間に位置する前記荷重検出素子（２１）、前記電極部（２５）、及び前記絶縁材（２６）に前記所定の予荷重を印加した状態で前記有底筒部（２８）の開口部（２８ｄ）に固定された荷重部（２７）と、
を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項４】
前記予荷重印加部（２２）は、
前記荷重検出素子（２１）に当接すると共に前記荷重検出素子（２１）の一方の電極として機能する台座（２４）と、
前記荷重検出素子（２１）のうち前記台座（２４）とは反対側に当接し、さらに前記荷重検出素子（２１）の他方の電極として機能する電極部（２５）と、
前記電極部（２５）のうち前記荷重検出素子（２１）とは反対側に当接した絶縁材（２６）と、
中空部（２７ｂ）を有する有底筒状であり、前記絶縁材（２６）が底面（２７ｃ）に当接すると共に前記荷重検出素子（２１）及び前記電極部（２５）が前記中空部（２７ｂ）を構成する壁面（２７ｄ）から離間して配置され、さらに、前記台座（２４）との間に位置する前記荷重検出素子（２１）、前記電極部（２５）、及び前記絶縁材（２６）に前記所定の予荷重を印加した状態で開口部（２７ｅ）が前記台座（２４）に固定された荷重部（２７）と、
を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項５】
前記予荷重印加部（２２）は、
中空部（２３ａ）を有する中空筒状であり、前記中空部（２３ａ）を構成する壁面（２３ｂ）から離間するように前記荷重検出素子（２１）が前記中空部（２３ａ）に配置された筒部（２３）と、
前記荷重検出素子（２１）に当接すると共に前記荷重検出素子（２１）の一方の電極として機能し、前記筒部（２３）のうちの一方の開口部（２３ｃ）に固定された台座（２４）と、
前記筒部（２３）の中空部（２３ａ）に前記壁面（２３ｂ）から離間して配置されると共に、前記荷重検出素子（２１）のうち前記台座（２４）とは反対側に当接し、さらに前記荷重検出素子（２１）の他方の電極として機能する電極部（２５）と、
前記電極部（２５）のうち前記荷重検出素子（２１）とは反対側に当接すると共に、前記台座（２４）との間に位置する前記荷重検出素子（２１）及び前記電極部（２５）に前記所定の予荷重を印加した状態で前記筒部（２３）のうちの他方の開口部（２３ｄ）に固定された絶縁材（２６）と、
を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項６】
前記荷重検出素子（２１）は、前記一方の電極側に設けられた第１電極膜（２１ａ）と、前記他方の電極側に設けられた第２電極膜（２１ｂ）と、を有していることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の圧力検出装置。
【請求項７】
前記予荷重印加部（２２）は、前記中空部（２３ａ、２７ｂ、２８ａ）の隙間（２３ｅ）に埋め込まれた埋込部材（２９）を有していることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１つに記載の圧力検出装置。
【請求項８】
前記所定の予荷重は、１５０Ｎ以上であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の圧力検出装置。
【請求項９】
印加される荷重を検出する荷重検出素子（２１）と、前記荷重検出素子（２１）を挟み込むと共に前記荷重検出素子（２１）に所定の予荷重を印加することで前記荷重検出素子（２１）に圧接された予荷重印加部（２２）と、を有する予荷重保持部（２０）と、
燃焼機構に設けられた燃焼室に配置されると共に前記予荷重印加部（２２）に当接しており、前記燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を前記予荷重印加部（２２）を介して前記荷重検出素子（２１）に伝達させるダイヤフラム（３０）と、
を備えた圧力検出装置の製造方法であって、
前記荷重検出素子（２１）を前記予荷重印加部（２２）で挟み込むと共に、前記燃焼室に発生するであろう衝撃に基づく荷重よりも高い荷重を前記予荷重印加部（２２）に印加した状態で前記予荷重印加部（２２）を前記荷重検出素子（２１）に圧接することにより、前記荷重検出素子（２１）と前記予荷重印加部（２２）とを一体化するエージング工程を含んでいることを特徴とする圧力検出装置の製造方法。
【請求項１０】
前記エージング工程では、前記所定の予荷重が１５０Ｎ以上となるように前記予荷重印加部（２２）に荷重を印加することを特徴とする請求項９に記載の圧力検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃焼室の燃焼圧を検出する燃焼圧センサが、特許文献１で提案されている。具体的には、燃焼圧センサは、筒状の本体の前端部に設けられたダイヤフラムと、ダイヤフラムと一体的に形成された電極部と、電極部に当接した荷重検出素子と、荷重検出素子のうち電極部とは反対側に当接したリード電極と、を備えている。
【０００３】
また、燃焼圧センサは、リード電極のうち荷重検出素子とは反対側に絶縁部を介して設けられたインナーボディ及び予圧ねじを備えている。予圧ネジは、本体の内周面に設けられたネジ部にネジ止めされることで、インナーボディに対して予圧を作用させている。
【０００４】
上記の構成により、ダイヤフラムと予圧ネジとの間に位置する電極部、荷重検出素子、リード電極、絶縁部、及びインナーボディに予め予荷重が掛かる。これにより、ダイヤフラムに印加される衝撃によってダイヤフラムと予圧ネジとの間の部品が跳ね上がって破壊されないようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９１０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、ダイヤフラムは受圧だけでなく予荷重のための支持の機能も担っているので、ダイヤフラムが予荷重に耐えられるようにダイヤフラムを高強度及び高バネ定数とする必要がある。ここで、ダイヤフラムを高感度にするためにはダイヤフラムのバネ定数を小さくする必要がある。このため、圧力検出装置において荷重検出素子に印加する予荷重を保持するための高強度な構成とダイヤフラムの高感度とを両立することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、荷重検出素子に予め予荷重を印加した構成を有する圧力検出装置において、荷重検出素子に印加する予荷重を保持するための高強度な構成とダイヤフラムの高感度な構成とを両立することを第１の目的とする。また、当該圧力検出装置の製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置であって、以下の点を特徴としている。
【０００９】
まず、圧力検出装置は、印加される荷重を検出する荷重検出素子（２１）と、荷重検出素子（２１）を挟み込むと共に荷重検出素子（２１）に所定の予荷重を印加することで荷重検出素子（２１）に圧接された予荷重印加部（２２）と、を有する予荷重保持部（２０）を備えている。
【００１０】
さらに、圧力検出装置は、燃焼室に配置されると共に予荷重印加部（２２）に当接しており、燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を予荷重印加部（２２）を介して荷重検出素子（２１）に伝達させるダイヤフラム（３０）を備えていることを特徴とする。
【００１１】
これによると、荷重検出素子（２１）に予荷重を印加する予荷重保持部（２０）と、圧力を受圧するダイヤフラム（３０）と、が分離されているので、荷重検出素子（２１）に予荷重を与えるための性能をダイヤフラム（３０）に持たせる必要がない。すなわち、ダイヤフラム（３０）を高強度にするためにダイヤフラム（３０）のバネ定数を大きくする必要がない。このため、荷重検出素子（２１）に印加する予荷重を保持するために予荷重印加部（２２）を高強度な構成とすることができる。一方、ダイヤフラム（３０）のバネ定数を小さくすることができるので、ダイヤフラム（３０）を高感度に構成することができる。したがって、圧力検出装置において荷重検出素子（２１）に予荷重を印加するための高強度な構成とダイヤフラム（３０）の高感度な構成との両立を図ることができる。
【００１２】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置の一部断面図である。
【図２】圧力検出装置の製造工程のうちのエージング工程を示した図である。
【図３】予荷重と荷重検出素子の破損との関係を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る予荷重保持部の断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る予荷重保持部の断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る予荷重保持部の断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る予荷重保持部の断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る予荷重保持部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る圧力検出装置は、燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、燃焼室の燃焼圧を検出する装置である。燃焼機構は、例えば車両に搭載されたエンジンである。そして、図１に示されるように、圧力検出装置１は、筐体１０、予荷重保持部２０、及びダイヤフラム３０を備えて構成されている。
【００１６】
筐体１０は、圧力検出装置１のうち燃焼室に配置される棒状の部品である。筐体１０は例えば金属材料で形成されている。筐体１０は、燃焼室側に凹部１１を有している。筐体１０は、この凹部１１に予荷重保持部２０を収容している。また、筐体１０のうち凹部１１とは反対側に金属製の胴体部１２が設けられている。胴体部１２の側壁には図示しないネジ部が形成されていると共に、胴体部１２がエンジンブロックにネジ止めされる。
【００１７】
予荷重保持部２０は、ダイヤフラム３０から分離された部品であると共に、ダイヤフラム３０から伝わる荷重の大きさを検出するように構成されている。このような予荷重保持部２０は、荷重検出素子２１及び予荷重印加部２２を有している。
【００１８】
荷重検出素子２１は、印加される荷重を検出するための板状の素子である。具体的に、荷重検出素子２１は、荷重が印加されることで荷重の大きさに応じた電荷を発生させるものであり、例えば圧電体で構成されている。したがって、荷重検出素子２１は、印加された荷重の大きさを例えば電圧に変換して出力する。
【００１９】
なお、荷重検出素子２１は、筐体１０の中心軸方向に電荷を発生させるように構成されていても良い。一方、荷重検出素子２１は、筐体１０の中心軸方向に垂直な方向に電荷を発生させるように構成されていても良い。
【００２０】
予荷重印加部２２は、荷重検出素子２１を挟み込むと共に荷重検出素子２１に所定の予荷重を印加することで荷重検出素子２１に圧接された構造を有する。具体的に、予荷重印加部２２は、筒部２３、台座２４、電極部２５、絶縁材２６、及び荷重部２７を有している。
【００２１】
筒部２３は、中空部２３ａを有する中空筒状の部品である。筒部２３は、中空部２３ａを構成する壁面２３ｂから離間するように、中空部２３ａに荷重検出素子２１を収容している。
【００２２】
台座２４は、筒部２３のうちの一方の開口部２３ｃに固定された板状の部品である。また、台座２４は、荷重検出素子２１に当接すると共に荷重検出素子２１の一方の電極として機能する。すなわち、台座２４は、荷重検出素子２１の保持と電極との両方を兼ねている。そして、台座２４は筒部２３の内径と同じサイズであり、筒部２３の一方の開口部２３ｃのうちの開口端付近で溶接によって筒部２３に固定されている。
【００２３】
電極部２５は、筒部２３の中空部２３ａに壁面２３ｂから離間して配置されると共に、荷重検出素子２１の他方の電極として機能する部品である。電極部２５は、筒部２３の中空部２３ａにおいて荷重検出素子２１のうち台座２４とは反対側に当接している。これにより、電極部２５は台座２４と共に荷重検出素子２１を挟んでいる。
【００２４】
絶縁材２６は、筒部２３の中空部２３ａに配置されていると共に、電極部２５と荷重部２７とを絶縁するためのリング状の部品である。絶縁材２６は、電極部２５のうち荷重検出素子２１とは反対側に当接している。絶縁材２６は、例えばアルミナ等のセラミックスで形成されている。なお、絶縁材２６の中空部分は電極部２５から信号を取り出すためのスペースとして利用されている。
【００２５】
荷重部２７は、絶縁材２６のうち電極部２５とは反対側に当接した部品である。荷重部２７は筒部２３の中心軸に平行な方向の断面が凸形状をなしている。そして、荷重部２７は、筒部２３の中心軸に垂直な方向において幅が狭い凸部分が筒部２３のうち他方の開口部２３ｄに差し込まれている。なお、荷重部２７は筒部２３の中心軸に沿って設けられた貫通孔２７ａを有している。この貫通孔２７ａが電極部２５から信号を取り出すためのスペースとして利用されている。
【００２６】
また、荷重部２７は、台座２４との間に位置する荷重検出素子２１、電極部２５、及び絶縁材２６に所定の予荷重を印加した状態で筒部２３のうちの他方の開口部２３ｄに溶接によって固定されている。所定の予荷重は、１５０Ｎ以上である。このように所定の予荷重を印加する目的の１つは、燃焼室は正圧だけでなく負圧も発生するため、予荷重印加部２２に負圧が作用しても荷重検出素子２１が台座２４または電極部２５から浮き上がって計測不能になることを避けるためである。もう１つの目的は、エンジンで異常燃焼が生じると衝撃波が発生するので、この衝撃波によって荷重検出素子２１が浮き上がって台座２４や電極部２５に衝突することにより破損してしまうことを防止するためである。
【００２７】
予荷重印加部２２のうち、筒部２３、台座２４、電極部２５、及び荷重部２７は、例えば同じ金属材料で形成されている。圧力検出装置１は高温に晒されることになるため、各部品の熱膨張率に差を生じさせないようにするべく、各部品が同じ金属材料で形成されていることが好ましい。また、予荷重印加部２２は高耐圧性や高ヤング率（硬い）であることも要求される。このようなことから、筒部２３、台座２４、電極部２５、及び荷重部２７は、例えばＳＵＳ６３０で形成されている。なお、ＳＵＨ６６０等の他の金属材料が用いられても良い。
【００２８】
そして、予荷重保持部２０が筐体１０の凹部１１に収容されると、筒部２３の外壁面及び荷重部２７の外壁面のいずれかが当該凹部１１に接触する。これにより、筒部２３、台座２４、及び荷重部２７は、エンジンブロックと同じ電位に固定される。エンジンブロックの電位は例えば接地電位である。
【００２９】
ダイヤフラム３０は、燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を予荷重印加部２２を介して荷重検出素子２１に伝達させる部品である。ダイヤフラム３０は予荷重印加部２２の台座２４に当接していると共に、筐体１０の凹部１１の開口端付近に溶接によって固定されている。なお、ダイヤフラム３０は、台座２４に接触しているが、台座２４に接合されていない。
【００３０】
上記の構成において、絶縁材２６、荷重部２７、筐体１０、及び胴体部１２の内部に信号線１３が通されている。信号線１３の一端は電極部２５に電気的に接続され、他端は胴体部１２に設けられた図示しないコネクタ部に電気的に接続されている。これにより、台座２４と電極部２５との間の電圧が信号線１３を介して外部に取り出される。また、信号線１３の一部は筐体１０に設けられた樹脂部１４によって筐体１０に固定されている。
【００３１】
以上が、本実施形態に係る圧力検出装置１の全体構成である。上記の構成によると、燃焼室で発生した衝撃がダイヤフラム３０に印加される。これにより、ダイヤフラム３０の衝撃が台座２４を介して荷重検出素子２１に伝わる。荷重検出素子２１は印加された荷重の大きさに応じて電荷を発生させる。これにより、台座２４と電極部２５との間の電圧が変化する。したがって、当該電圧の変化が信号線１３を介して外部に出力される。
【００３２】
次に、圧力検出装置１の製造方法について説明する。まず、エージング工程を行う。具体的には、図２に示されるように、荷重検出素子２１、筒部２３、台座２４、電極部２５、絶縁材２６、及び荷重部２７を用意する。そして、固定治具４０に台座２４を乗せると共に、台座２４の上に荷重検出素子２１、電極部２５、絶縁材２６を順に乗せる。
【００３３】
また、筒部２３に荷重部２７の一部を差し込むと共に、筒部２３の中空部２３ａに台座２４、荷重検出素子２１、電極部２５、及び絶縁材２６を配置する。すなわち、荷重検出素子２１を予荷重印加部２２で挟み込む。
【００３４】
続いて、荷重部２７の上に荷重治具４１を乗せて荷重を掛ける。これにより、荷重治具４１を固定治具４０側に押し込む。具体的には、燃焼室に発生するであろう衝撃に基づく荷重よりも高い荷重を予荷重印加部２２に印加した状態で予荷重印加部２２を荷重検出素子２１に圧接する。
【００３５】
ここで、荷重検出素子２１に荷重を印加するためには、筒部２３のバネ定数（Ｋ１）を、台座２４、荷重検出素子２１、電極部２５、絶縁材２６、及び荷重部２７で構成されるバネ定数（Ｋ２）よりも小さくする必要がある。つまり、筒部２３はバネ定数（Ｋ２）よりも小さいバネ定数（Ｋ１）のものが採用されている。
【００３６】
例えば、Ｋ１：Ｋ２＝２：１の関係の場合には、最終的に予荷重印加部２２で保持したい予荷重を３００Ｎとすると、３倍の９００Ｎの荷重を荷重検出素子２１に印加しながら、筒部２３に対して台座２４及び荷重部２７を溶接する。これにより、バネ定数比によるスプリングバックで予荷重印加部２２に３００Ｎが残される。
【００３７】
本実施形態では、荷重部２７と台座２４との間に位置する荷重検出素子２１、電極部２５、及び絶縁材２６に印加される所定の予荷重が１５０Ｎ以上となるように、予荷重印加部２２に荷重を印加した状態で、荷重検出素子２１と予荷重印加部２２とを一体化する。すなわち、筒部２３の一方の開口部２３ｃと台座２４とを溶接で固定すると共に、筒部２３の他方の開口部２３ｄと荷重部２７とを溶接で固定する。なお、例えば先に筒部２３の一方の開口部２３ｃと台座２４とを溶接で固定しておいても良いし、先に筒部２３の他方の開口部２３ｄと荷重部２７とを溶接で固定しておいても良い。
【００３８】
これにより、実使用時よりも高い荷重が予荷重保持部２０に予め印加されるので、充分なエージングを行うことができる。さらに、予荷重保持部２０とダイヤフラム３０とが分離された構成であるので、予荷重保持部２０を製造する際に予荷重保持部２０に高い荷重を印加できるという利点もある。
【００３９】
この後、筐体１０の凹部１１に予荷重印加部２２を収容し、ダイヤフラム３０を筐体１０に溶接する。また、信号線１３を電極部２５に取り付け、筐体１０に樹脂部１４を形成することで信号線１３を筐体１０に固定する。さらに、筐体１０に胴体部１２を固定すると共に、信号線１３を胴体部１２のコネクタ部に接続する。こうして、圧力検出装置１が完成する。
【００４０】
発明者らは、所定の予荷重を変化させて燃焼圧を測定したときの荷重検出素子２１の破損について調べた。その結果を図３に示す。図３に示されるように、予荷重を５０Ｎや１００Ｎとした場合は荷重検出素子２１は破損したが、２００Ｎ以上とした場合は荷重検出素子２１は破損しなかった。
【００４１】
また、発明者らは、予荷重を１００Ｎ〜２００Ｎの範囲としたときの荷重検出素子２１の破損を調べたところ、１５０Ｎ以上では破損がなかった。したがって、所定の予荷重を１５０Ｎ以上とすることで、燃焼室の燃焼圧による衝撃で荷重検出素子２１が破壊されてしまうことを防止することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態では、圧力検出装置１は、荷重検出素子２１に予荷重を印加する予荷重保持部２０と、圧力を受圧するダイヤフラム３０と、が分離された構造を備えていることが特徴となっている。このように、予荷重が印加される部分と圧力が印加される部分とが分離されているので、ダイヤフラム３０を高強度にするためにダイヤフラム３０のバネ定数を大きくしなくても良いという利点がある。すなわち、ダイヤフラム３０のバネ定数を小さくすることができるので、ダイヤフラム３０を高感度に構成することができる。これに対し、荷重検出素子２１に印加する予荷重を保持するために予荷重印加部２２を高強度な構成とすることができる。したがって、圧力検出装置１において高強度と高感度との両立を図ることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図４に示されるように、本実施形態では、予荷重印加部２２は、有底筒部２８、電極部２５、絶縁材２６、及び荷重部２７を有して構成されている。このうち、電極部２５、絶縁材２６、及び荷重部２７は第１実施形態で示されたものと同じである。
【００４４】
有底筒部２８は、中空部２８ａを有する有底筒状の部品である。また、有底筒部２８は、荷重検出素子２１の一方の電極として機能する。有底筒部２８は、中空部２８ａを構成する壁面２８ｂから離間するように荷重検出素子２１を底面２８ｃに収容している。有底筒部２８は、例えばＳＵＳ６３０やＳＵＨ６６０等の金属材料によって形成されている。
【００４５】
電極部２５は、有底筒部２８の中空部２８ａに壁面２８ｂから離間して配置されている。また、電極部２５は、荷重検出素子２１のうち有底筒部２８の底面２８ｃとは反対側に当接している。絶縁材２６は、有底筒部２８の中空部２８ａに配置されている。また、絶縁材２６は、電極部２５のうち荷重検出素子２１とは反対側に当接している。
【００４６】
荷重部２７は、絶縁材２６のうち電極部２５とは反対側に当接している。また、荷重部２７は、有底筒部２８の底面２８ｃとの間に位置する荷重検出素子２１、電極部２５、及び絶縁材２６に所定の予荷重を印加した状態で有底筒部２８の開口部２８ｄに溶接で固定されている。
【００４７】
以上のように、有底筒部２８に電極としての機能と荷重検出素子２１等を収容する容器としての機能とを持たせることもできる。このような構造によると、有底筒部２８の電極部分と筒部分とが予め一体化されているので予荷重保持部２０を高強度に構成することができる。
【００４８】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図５に示されるように、本実施形態では、予荷重印加部２２は、台座２４、電極部２５、絶縁材２６、及び荷重部２７を有して構成されている。このうち、台座２４、電極部２５、及び絶縁材２６は第１実施形態で示されたものと同じである。
【００４９】
荷重部２７は、中空部２７ｂを有する有底筒状の部品である。また、荷重部２７は、絶縁材２６が底面２７ｃに当接していると共に、荷重検出素子２１及び電極部２５が中空部２７ｂを構成する壁面２７ｄから離間するように、絶縁材２６、電極部２５、及び荷重検出素子２１を中空部２３ａに収容している。
【００５０】
さらに、荷重部２７は、台座２４との間に位置する荷重検出素子２１、電極部２５、及び絶縁材２６に所定の予荷重を印加した状態で開口部２７ｅが台座２４に溶接で固定されている。そして、荷重部２７が筐体１０に接触することで台座２４の電位が筐体１０と同じ電位に固定される。
【００５１】
以上のように、荷重部２７に荷重検出素子２１等を収容する容器としての機能を持たせることができる。このような構造によると、荷重印加部分と筒部分とが予め一体化されているので予荷重保持部２０を高強度に構成することができる。
【００５２】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図６に示されるように、本実施形態では、予荷重印加部２２は、筒部２３、台座２４、電極部２５、及び絶縁材２６を有して構成されている。このうち、筒部、台座２４、及び電極部２５は第１実施形態で示されたものと同じである。
【００５３】
本実施形態では、絶縁材２６は、筒部２３の中心軸に平行な方向の断面が凸形状をなしている。また、絶縁材２６は、筒部２３の中心軸に垂直な方向において幅が狭い凸部分が筒部２３のうち他方の開口部２３ｄに差し込まれている。
【００５４】
そして、絶縁材２６は、電極部２５のうち荷重検出素子２１とは反対側に当接すると共に、台座２４との間に位置する荷重検出素子２１及び電極部２５に所定の予荷重を印加した状態で筒部２３のうちの他方の開口部２３ｄに接着剤等で固定されている。なお、絶縁材２６が溶接可能な材料で形成されている場合、絶縁材２６は筒部２３に溶接で固定されていても良い。
【００５５】
さらに、絶縁材２６は、筒部２３の中心軸に沿って設けられた貫通孔２６ａを有している。信号線１３はこの貫通孔２６ａを介して電極部２５に電気的に接続される。上記の予荷重印加部２２の構成では、筒部２３が筐体１０に接触することで、台座２４の電位が固定される。
【００５６】
以上のように、予荷重印加部２２は、台座２４と絶縁材２６とによって荷重検出素子２１に所定の予荷重を印加する構造とすることもできる。
【００５７】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図７に示されるように、本実施形態では、荷重検出素子２１は第１電極膜２１ａと第２電極膜２１ｂとを有している。
【００５８】
第１電極膜２１ａは、荷重検出素子２１のうち一方の電極である台座２４側に設けられた導電膜である。第１電極膜２１ａは、台座２４に接触している。一方、第２電極膜２１ｂは、荷重検出素子２１のうち他方の電極である電極部２５側に設けられた導電膜である。第２電極膜２１ｂは電極部２５に接触している。
【００５９】
以上の構成によると、荷重検出素子２１の表面の凹凸が各電極膜２１ａ、２１ｂによって埋められるので、荷重検出素子２１から一方の電極側及び他方の電極側への電気的な接続を確実に行うことができる。言い換えると、荷重検出素子２１の平面度に起因した電気的接続不良を防止することができる。
【００６０】
（第６実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図８に示されるように、本実施形態では、予荷重印加部２２は、筒部２３の中空部２３ａの隙間２３ｅに埋め込まれた埋込部材２９を有している。ここで、隙間２３ｅは、中空部２３ａのうち筒部２３の壁面２３ｂと荷重検出素子２１及び電極部２５との間の空間である。埋込部材２９として、樹脂材料等の絶縁材料が採用される。以上のように、隙間２３ｅに埋込部材２９が設けられているので、荷重検出素子２１や電極部２５と筒部２３の壁面２３ｂとの絶縁性を確保することができる。
【００６１】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された圧力検出装置１の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、筐体１０や胴体部１２の構成は一例であり、他の構成としても良い。また、予荷重印加部２２を構成する材料は、全て同じ材料で構成されていなくても良い。
【００６２】
第５実施形態で示された各電極膜２１ａ、２１ｂは、第２〜第４、第６実施形態で示された荷重検出素子２１に適用することができる。また、第６実施形態で示された埋込部材２９は、第２〜第５実施形態で示された予荷重印加部２２に適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
２０  予荷重保持部
２１  荷重検出素子
２２  予荷重印加部
２３  筒部
２４  台座
２５  電極部
２６  絶縁材
２７  荷重部
３０  ダイヤフラム
【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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