(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の筐体と、前記筐体の先端側に接合され受圧した圧力に応じて撓むダイアフラムと、前記筐体内に配置され前記圧力によって変化する電気的特性を有するセンサ部と、前記ダイアフラムと前記センサ部とを接続する接続部と、を備える圧力センサであって、
前記接続部は、前記先端側の端部が開口し、後端側の端部が閉口した、軸線の方向に延びる中空ロッドを含み、
前記ダイアフラムの形状は、円環形状であり、
前記ダイアフラムの内周側の部分は、前記中空ロッドのうち中空な第１部分に接続され、
前記センサ部は、前記中空ロッドのうち前記第１部分よりも前記後端側の第２部分に接続されている、
圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサであって、
前記中空ロッドの中空な部分の肉厚は、前記先端側ほど薄い、
圧力センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力センサであって、
前記中空ロッドの内径は、前記先端側に向かって階段状に大きくなる、
圧力センサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の圧力センサであって、
前記中空ロッドの内部の前記後端側の底面から前記ダイアフラムまでの前記軸線に平行な距離は、前記ダイアフラムの前記軸線に平行な方向の肉厚以上である、
圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の燃焼室内の圧力を測定する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサとして、ハウジングとダイアフラムとセンサ素子と伝達部材とを備えるものが、提案されている。伝達部材は、ダイアフラムに取り付けられている。ダイアフラムに圧力が加わると、伝達部材は、所定の向きに変位してセンサ素子に力を加える。ダイアフラムの燃焼室側の表面部は、燃焼ガスとの接触によって、熱膨張し得る。このような表面部の熱膨張によって、ダイアフラムと伝達部材との接触面が変位し得る。このような変位によって、センサの出力誤差が増大する場合がある。このような出力誤差を抑制するために、ダイアフラムに特定の形状の部分（折返し形状部、または、窪み）を設ける技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４７３８７号公報
【特許文献２】特開平７−１９９８１号公報
【特許文献３】実開平６−４３５３８号公報
【特許文献４】実開平６−４３５３９号公報
【特許文献５】特開平６−２０７８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、誤差の抑制については、工夫の余地があった。
【０００５】
本開示は、ダイアフラムの熱膨張による誤差を抑制する新たな技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、例えば、以下の態様または適用例を開示する。
［態様］
筒状の筐体と、前記筐体の先端側に接合され受圧した圧力に応じて撓むダイアフラムと、前記筐体内に配置され前記圧力によって変化する電気的特性を有するセンサ部と、前記ダイアフラムと前記センサ部とを接続する接続部と、を備える圧力センサであって、
前記接続部は、前記先端側の端部が開口し、後端側の端部が閉口した、軸線の方向に延びる中空ロッドを含み、
前記ダイアフラムの形状は、円環形状であり、
前記ダイアフラムの内周側の部分は、前記中空ロッドのうち中空な第１部分に接続され、
前記センサ部は、前記中空ロッドのうち前記第１部分よりも前記後端側の第２部分に接続されている、
圧力センサ。
【０００７】
［適用例１］
筒状の筐体と、前記筐体の先端側に接合され受圧した圧力に応じて撓むダイアフラムと、前記筐体内に配置され前記圧力によって変化する電気的特性を有するセンサ部と、前記ダイアフラムと前記センサ部とを接続する接続部と、を備える圧力センサであって、
前記接続部は、前記先端側の端部が開口し、後端側の端部が閉口した、軸線の方向に延びる中空ロッドを含み、
前記ダイアフラムは、前記中空ロッドのうち中空な第１部分に接続され、
前記センサ部は、前記中空ロッドのうち前記第１部分よりも前記後端側の第２部分に接続されている、
圧力センサ。
【０００８】
この構成によれば、ダイアフラムの先端側の表面部が熱膨張する場合には、中空ロッドの中空な第１部分が変形することによって、熱膨張に起因する中空ロッドの変位を抑制できる。この結果、ダイアフラムの熱膨張による誤差を抑制できる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載の圧力センサであって、
前記中空ロッドの中空な部分の肉厚は、前記先端側ほど薄い、
圧力センサ。
【００１０】
この構成によれば、中空ロッドのうちダイアフラムに接続されている第１部分の剛性を低くすることができるので、中空ロッドの第１部分が変形することによって、熱膨張に起因する中空ロッドの変位を適切に抑制できる。
【００１１】
［適用例３］
適用例２に記載の圧力センサであって、
前記中空ロッドの内径は、前記先端側に向かって階段状に大きくなる、
圧力センサ。
【００１２】
この構成によれば、中空ロッドのうちダイアフラムに接続されている第１部分の剛性を低くすることができるので、中空ロッドの第１部分が変形することによって、熱膨張に起因する中空ロッドの変位を適切に抑制できる。
【００１３】
［適用例４］
適用例１から３のいずれか１項に記載の圧力センサであって、
前記中空ロッドの内部の前記後端側の底面から前記ダイアフラムまでの前記軸線に平行な距離は、前記ダイアフラムの前記軸線に平行な方向の肉厚以上である、
圧力センサ。
【００１４】
中空ロッドの第１部分は、中空ロッドの後端側の閉口した端部によって補強され得る。上記構成によれば、中空ロッドの内部の底面からダイアフラムまでの軸線に平行な距離が短い場合と比べて、中空ロッドの後端側の閉口した端部による補強が弱くなるので、中空ロッドの第１部分は、変形しやすい。この結果、中空ロッドの第１部分が変形することによって、熱膨張に起因する中空ロッドの変位を適切に抑制できる。
【００１５】
なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、圧力センサ、その圧力センサを搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態としての圧力センサ１０を示す説明図である。
【図２】圧力センサ１０の先端部を拡大して示す断面図である。
【図３】素子部５０の分解斜視図である。
【図４】圧力センサ１０の動作の説明図である。
【図５】参考例の圧力センサ１０ｘの動作の説明図である。
【図６】ロッドの別の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態としての圧力センサ１０を示す説明図である。本実施形態の圧力センサ１０は、内燃機関に取り付けられて、内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するために用いられる。図１に示すように、圧力センサ１０は、主な構成要素として、筒状の第１金具２０および第２金具３０と、受圧部４０と、ロッド９０と、素子部５０と、ケーブル６０と、を備えている。中心軸ＣＬは、圧力センサ１０の中心軸である。以下、中心軸ＣＬを軸線ＣＬとも呼び、軸線ＣＬに平行な方向を、「軸線方向」とも呼ぶ。軸線ＣＬを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、軸線ＣＬを中心とする円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。また、軸線ＣＬに沿って第１金具２０から第２金具３０へ向かう方向を、「先端方向Ｄｆ」と呼び、先端方向Ｄｆの反対方向を、「後端方向Ｄｒ」と呼ぶ。先端方向Ｄｆ側を「先端側」と呼び、後端方向Ｄｒ側を「後端側」とも呼ぶ。
【００１８】
図１には、圧力センサ１０の先端側の部分の軸線ＣＬよりも左側の断面構成が示されている。この断面は、軸線ＣＬを含む平断面（平面で切断された断面）である。また、図１には、圧力センサ１０の他の部分の外観構成が示されている。本実施形態では、圧力センサ１０の中心軸ＣＬは、第１金具２０と第２金具３０と受圧部４０とロッド９０と素子部５０とのそれぞれの中心軸でもある。
【００１９】
第１金具２０および第２金具３０は、中心軸ＣＬに垂直な断面(以下、横断面とも呼ぶ）が円環状であって軸線方向に延びる筒形状を有している。本実施形態では、第１金具２０と第２金具３０とは、ステンレス鋼で形成されている。ただし、他の材料（例えば、低炭素鋼などの鋼、種々の金属材料）を採用してもよい。
【００２０】
第１金具２０には、中心軸ＣＬを中心とする貫通孔である軸孔２１が形成されている。また、第１金具２０の後端側外周面には、ねじ部２２および工具係合部２４が設けられている。ねじ部２２は、圧力センサ１０を内燃機関のシリンダヘッドに固定するためのねじ溝を備えている。工具係合部２４は、圧力センサ１０の取り付けおよび取り外しに用いられる工具（図示しない）に係り合う外周形状（例えば、横断面が六角形）を有する。
【００２１】
図２は、圧力センサ１０の先端部、具体的には図１に領域Ｘとして示す部位を拡大して示す断面図である。この断面は、軸線ＣＬを含む平断面である。第２金具３０は、第１金具２０の先端側に配置されており、第１金具２０の先端との間で溶融部２６を介して接合されている。第２金具３０の先端部には、先端側から後端側に向かって拡径する拡径部３４が形成されている。圧力センサ１０が内燃機関に取り付けられる場合、拡径部３４は、内燃機関のシリンダヘッドに密着する。また、第２金具３０には、中心軸ＣＬを中心とする貫通孔である軸孔３１が形成されている。軸孔３１は、大内径部３５と、大内径部３５の後端側に接続され大内径部３５の内径よりも小さい内径を有する小内径部３６と、で構成されている。大内径部３５と小内径部３６との間には、段部３９が設けられている。段部３９は、先端方向Ｄｆ側を向いた面を形成している。軸孔３１内には、先端側から後端側に向かって順に、受圧部４０とロッド９０と素子部５０とが配置されている。
【００２２】
受圧部４０は、ダイアフラム４２と固定部４１とを備えている。ダイアフラム４２は、軸線ＣＬを中心とする円環形状の膜である。ダイアフラム４２の外周側の縁４２ｏは、全周に亘って、第２金具３０の先端部に溶接されている（例えば、レーザ溶接）。ダイアフラム４２の内周側の縁４２ｉには、固定部４１が接続されている。固定部４１は、軸線ＣＬを中心とする円筒状の部分であり、ダイアフラム４２の縁４２ｉから先端方向Ｄｆ側に向かって延びている。固定部４１とダイアフラム４２とは、ステンレス鋼を用いて、一体的に形成されている（例えば、鍛造や削り出し）。ただし、固定部４１とダイアフラム４２とを別々に形成した後に、溶接などにより固定部４１とダイアフラム４２とを一体化してもよい。また、他の材料（例えば、低炭素鋼などの鋼、種々の金属材料）を採用してもよい。
【００２３】
受圧部４０の内周側には、ロッド９０が配置されている。ロッド９０は、中空な筒部９６と、筒部９６の後端側の端部を塞ぐ蓋部９７と、を備えている。ロッド９０は、軸線ＣＬに沿って延びる部材であり、中空な筒部９６を有する中空ロッドである。筒部９６の内径Ｄｉと外径Ｄｏとは、先端方向Ｄｆの位置によらず、一定である。ロッド９０の先端側の端部は、開口している。筒部９６と蓋部９７とは、ステンレス鋼を用いて、一体的に形成されている（例えば、鍛造や削り出し）。なお、筒部９６と蓋部９７とを別々の形成した後に、溶接などにより筒部９６と蓋部９７とを一体化してもよい。また、他の材料（例えば、低炭素鋼などの鋼、種々の金属材料）を採用してもよい。
【００２４】
受圧部４０の固定部４１と、ロッド９０の筒部９６とは、全周に亘って、溶接されている（例えば、レーザ溶接）。このように、ダイアフラム４２は、固定部４１を介して、ロッド９０に接合されている。以下、ロッド９０のうち、受圧部４０が接合されている部分９１を、第１部分９１とも呼ぶ。ロッド９０の後端側には、素子部５０が接続されている。以下、ロッド９０のうち、素子部５０が接続されている部分９２を、第２部分９２とも呼ぶ。本実施形態では、第２部分９２は、ロッド９０の後端部である。
【００２５】
受圧部４０とロッド９０とは、第２金具３０の先端において、軸孔３１を塞いでいる。ダイアフラム４２は、内燃機関の燃焼室内に露出し、ダイアフラム４２の先端方向Ｄｆ側の面４２ｆは、受圧面を形成する。そして、ダイアフラム４２は、燃焼室内の圧力に応じて変形する。ロッド９０は、ダイアフラム４２の変形に応じて軸線ＣＬに沿って変位することによって、ダイアフラム４２が受けた圧力に応じた荷重を、後端側の素子部５０に伝達する。ダイアフラム４２を薄くするほど、ダイアフラム４２が変形し易くなるので、圧力センサ１０の感度を高めることができる。なお、受圧部４０とロッド９０とを一体的に形成してもよい（例えば、鍛造や削り出し）。
【００２６】
素子部５０は、２個の電極５２と、２個の電極５２に挟まれた圧電素子５１と、先端側の電極５２の先端側に配置された押さえ板５４と、後端側の電極５２から後端方向Ｄｒに向かって順番に並ぶリード部５３、押さえ板５４、絶縁板５５と、を備えている。図２に示すように、押さえ板５４、電極５２、圧電素子５１、電極５２、リード部５３、押さえ板５４、絶縁板５５は、先端側から後端側に向かってこの順番に、積層されている。絶縁板５５の後端側の面は、第２金具３０の段部３９に支持されている。ロッド９０の後端部９２は、先端側の押さえ板５４の先端側の面に接触している。後述するように、押さえ板５４は、軸線ＣＬを中心とする貫通孔５４ｈを有している。ロッド９０の後端部９２は、この貫通孔５４ｈに挿入される突出部を有している。この突出部の後端面は、先端側の電極５２の先端側の面に、接触している。圧電素子５１は、先端側の電極５２と押さえ板５４とを介して、ロッド９０に接続されている。受圧部４０の固定部４１と、ロッド９０と、先端側の押さえ板５４と電極５２との全体は、ダイアフラム４２と圧電素子５１とを接続する接続部１００を形成している。
【００２７】
図３は、素子部５０の分解斜視図である。図示するように、圧電素子５１と電極５２とは軸線ＣＬを中心とする円盤状の板状部材である。押さえ板５４と絶縁板５５とは、軸線ＣＬを中心とする円環状の板状部材である。圧電素子５１は、本実施形態では水晶を用いて形成されているが、他の材料で形成された圧電素子を採用してもよい。圧電素子５１上では、受圧部４０（図２）からロッド９０を通じて伝達された荷重に応じて、電荷が生じる。圧電素子５１は、荷重に応じた電荷（例えば、電気信号）を、２個の電極５２を通じて、出力する。出力された電気信号に基づいて、ダイアフラム４２の変形量、すなわち、燃焼室内の圧力を特定可能である。このように、圧電素子５１は、受圧部４０が受けた圧力によって変化する電気的特性を有している。電極５２と押さえ板５４とは、本実施形態ではステンレス鋼を用いて形成されているが、他の金属を用いて形成されてもよい。絶縁板５５は、リード部５３と第２金具３０（図２）との間を絶縁するための部材である。本実施形態では、絶縁板５５はアルミナで形成されているが、他種の絶縁性材料で形成されてもよい。
【００２８】
リード部５３は、略円盤状の板状部材である円盤部５７と、円盤部５７の中央部から後端方向Ｄｒに向かって延びる端子部５６と、を備えている。端子部５６は、押さえ板５４の貫通孔５４ｈと絶縁板５５の貫通孔５５ｈを通り抜けて、後端方向Ｄｒ側に突出している（図２）。リード部５３は、本実施形態ではステンレス鋼を用いて形成されているが、他の金属を用いて形成されてもよい。リード部５３は、円盤部５７と端子部５６とを合わせた形状をステンレス鋼の平板から打ち抜いた後に、端子部５６となる部分を折り曲げることにより作製することができる。
【００２９】
第２金具３０（図２）の軸孔３１内において、リード部５３は、円盤部５７が電極５２と面接触すると共に、端子部５６が後端側に延びるように配置される。端子部５６は、押さえ板５４の中央部の貫通孔５４ｈと絶縁板５５の中央部の貫通孔５５ｈとを貫通している。端子部５６の後端側の部分は、第２金具３０の小内径部３６の内壁面から離間した状態で、小内径部３６内に配置されている。
【００３０】
素子部５０を構成する各部材（絶縁板５５を除く）は、第２金具３０の軸孔３１内において、第２金具３０の内壁面から離間するように配置される。圧電素子５１の後端側の電極５２は、リード部５３（本実施形態では、更に、押さえ板５４）に電気的に接続されており、第１金具２０と第２金具３０とからは電気的に離れている。圧電素子５１の先端側の電極５２は、先端側の押さえ板５４とロッド９０と受圧部４０とを通じて、第２金具３０に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、圧電素子５１に掛かる荷重の分布を均等にするために、圧電素子５１の後端側だけでなく先端側にも押さえ板５４が配置されている。
【００３１】
第１金具２０の軸孔２１内には、ケーブル６０が配置されている。ケーブル６０は、圧電素子５１の電荷に基づいて内燃機関の燃焼圧を検出するための図示しない電気回路に対して、圧電素子５１の電荷を伝えるための部材である。本実施形態では、ケーブル６０として、多層構造を有するいわゆるシールド線を用いて、ノイズを低減している。ケーブル６０は、中心から外周側に向かって配置された、内部導体６５と、絶縁体６４と、導電コーティング６３と、外部導体６２と、ジャケット６１と、を備えている。内部導体６５は、複数の導線で構成されている。内部導体６５の径方向の外側は、絶縁体６４で囲まれている。絶縁体６４の外周面には、導電コーティング６３が設けられている。導電コーティング６３の径方向外側には、網シールドである外部導体６２が設けられている。外部導体６２の外周面は、ジャケット６１によって被覆されている。このように同軸上に配置された複数の部材を備えるケーブルは、同軸ケーブルとも呼ばれる。
【００３２】
図２に示すように、ケーブル６０の先端部では、ジャケット６１に覆われた部分から先端側に向かって、ジャケット６１に覆われない外部導体６２が露出している。また、外部導体６２が露出する部分から先端側に向かって、外部導体６２に覆われない絶縁体６４が露出している。さらに、絶縁体６４が露出する部分から先端側に向かって、絶縁体６４に覆われない内部導体６５が露出している。
【００３３】
ケーブル６０の先端部で露出する内部導体６５は、平板導線７５と細径導線７４とを介して、素子部５０の端子部５６に接続されている。具体的には、内部導体６５の先端には、平板導線７５が溶接されており、平板導線７５の先端には、コイル状に巻回された細径導線７４の後端が溶接されており、細径導線７４の先端は、端子部５６の後端部に溶接されている。平板導線７５と細径導線７４とは、圧電素子５１の電荷を、端子部５６から内部導体６５に伝達できる。なお、内部導体６５と端子部５６とを接続するための構成としては、平板導線７５と細径導線７４とを用いる構成に代えて、他の任意の構成を採用可能である。
【００３４】
端子部５６の先端から、端子部５６と細径導線７４とを接続する溶接部よりも後端側の位置まで、端子部５６の全体、および、細径導線７４の先端部を含む範囲が、熱収縮チューブ７２によって覆われている。これにより、端子部５６と第２金具３０（特に、小内径部３６）との間の電気的な絶縁の信頼性が高められている。圧力センサ１０を製造する際には、端子部５６を有するリード部５３と細径導線７４との溶接による一体化と、熱収縮チューブ７２による被覆とを、全体の組み立てに先立って行なえばよい。
【００３５】
外部導体６２の先端部には、外部導体６２の先端からさらに先端側に延びる接地導線７６が接続されている。接地導線７６は、外部導体６２から連続して形成された撚り線で構成されている。接地導線７６の先端部は、第２金具３０の後端部に溶接されている。これにより、外部導体６２は、接地導線７６、第２金具３０、および内燃機関のシリンダヘッドを通じて接地される。
【００３６】
圧力センサ１０を製造する際には、第２金具３０の先端側から軸孔３１（具体的には、大内径部３５）内に、素子部５０が挿入される。素子部５０のリード部５３の端子部５６は、予め、細径導線７４及び熱収縮チューブ７２と一体化されている。そして、第２金具３０の小内径部３６の先端側から細径導線７４が挿入され、小内径部３６の後端側から細径導線７４が引き出される。さらに、受圧部４０の貫通孔にロッド９０が挿入された状態で、受圧部４０とロッド９０とが、素子部５０の先端側に配置される。そして、ダイアフラム４２の縁４２ｏと第２金具３０とが溶接されて、溶融部４５が形成される。その後、ロッド９０に後端方向Ｄｒの荷重が印加された状態で、受圧部４０の固定部４１とロッド９０の筒部９６とが溶接されて、溶融部４６が形成される。これにより、素子部５０に、予荷重が印加される。ここで、ロッド９０に印加される荷重を調整することによって、予荷重を調整できる。このように、適切な予荷重を容易に実現できる。従って、圧力測定の精度を向上できる。
【００３７】
そして、第２金具３０（具体的には、小内径部３６）の後端側から引き出された細径導線７４の後端、および、内部導体６５の先端を、平板導線７５と溶接する。また、接地導線７６の先端部と第２金具３０の後端部とを溶接する。さらに、ケーブル６０を第１金具２０の軸孔２１内に通して、第１金具２０の先端と第２金具３０の後端とを溶接し、溶融部２６を形成する。その後、第１金具２０の軸孔２１内に溶融ゴムを注入して軸孔２１内をゴム層で満たし（図示せず）、圧力センサ１０を完成する。ゴム層を形成することにより、圧力センサ１０内の防水性を向上させ、かつ、防振性も高めている。なお、溶融ゴムに代えて溶融樹脂を軸孔２１内に注入してもよい。
【００３８】
Ｂ．ダイアフラム４２の熱膨張について：
図４は、圧力センサ１０の動作の説明図である。図４（Ａ）は、比較的低温の燃焼ガスがダイアフラム４２に触れた場合を示し、図４（Ｂ）は、比較的高温の燃焼ガスがダイアフラム４２に触れた場合を示している。図中には、圧力センサ１０の先端側の一部分の軸線ＣＬを含む平面で切断された断面が示されている。図４（Ａ）に示すように、ダイアフラム４２は、燃焼室内の圧力Ｐｃに応じて撓む（変形する）。図４（Ａ）の実施形態では、ダイアフラム４２は、軸線ＣＬに平行な方向に撓む。ロッド９０は、ダイアフラム４２の撓み（変形）に応じて、軸線ＣＬにおおよそ平行に変位する。これにより、ロッド９０は、圧力Ｐｃに応じた荷重を、素子部５０に伝達する。
【００３９】
燃焼ガスの温度が比較的高い場合、ダイアフラム４２のうち受圧面４２ｆの温度が、局所的に高くなり得る。これにより、ダイアフラム４２のうち、先端方向Ｄｆ側の部分が、局所的に、熱膨張し得る。本実施形態では、ダイアフラム４２の外周側の縁４２ｏは、第２金具３０に接合されている。従って、ダイアフラム４２は、熱膨張によって、内周側に向かって伸びようとする。また、本実施形態では、ダイアフラム４２は、ロッド９０のうちの筒部９６に接合されている。筒部９６の内周側は空洞であるので、筒部９６は、内周側に向かって容易に変形できる。従って、図４（Ｂ）に示すように、ダイアフラム４２が熱膨張する場合、筒部９６が内周側に変形することで軸線ＣＬに平行な方向に撓む力を受け止める。これにより、ダイアフラム４２の熱膨張によってダイアフラム４２が軸線ＣＬに平行な方向に撓むことを、抑制できる。そして、この状態で、ダイアフラム４２は、図４（Ａ）と同様に、燃焼室内の圧力Ｐｃに応じて撓む（変形する）。ロッド９０は、ダイアフラム４２の撓み（変形）に応じて、軸線ＣＬにおおよそ平行に変位する。これらの結果、燃焼ガスの温度に起因する素子部５０からの信号の誤差を抑制できる。
【００４０】
図５は、参考例の圧力センサ１０ｘの動作の説明図である。図４の実施形態の圧力センサ１０との差異は、ロッド９０ｘが、中空な筒部９６を有する部材ではなく、先端から後端まで空洞の無い棒である点だけである。ロッド９０ｘの外周面の形状は、実施形態のロッド９０の外周面の形状と、同じである。参考例の圧力センサ１０ｘの他の部分の構成は、実施形態の圧力センサ１０の対応する部分の構成と、同じである。
【００４１】
図５（Ａ）は、図４（Ａ）と同様に、比較的低温の燃焼ガスがダイアフラム４２に触れた場合を示し、図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）と同様に、比較的高温の燃焼ガスがダイアフラム４２に触れた場合を示している。図中には、圧力センサ１０ｘの先端側の一部分の軸線ＣＬを含む平面で切断された断面が示されている。図５（Ａ）に示すように、参考例の圧力センサ１０ｘにおいても、ダイアフラム４２は、燃焼室内の圧力Ｐｃに応じて撓み（変形し）、ロッド９０ｘは、ダイアフラム４２の撓み（変形）に応じて、軸線ＣＬにおおよそ平行に変位し得る。
【００４２】
燃焼ガスの温度が比較的高い場合、図４（Ｂ）で説明したように、ダイアフラム４２のうち、先端方向Ｄｆ側の部分が、局所的に、熱膨張し得る。この熱膨張によって、ダイアフラム４２は、内周側に向かって伸びようとする。ところが、参考例のロッド９０ｘは、内周側に向かって変形できないので、図４（Ｂ）の実施形態のロッド９０とは異なり、ダイアフラム４２の熱膨張を、受け止めることができない。この場合、ダイアフラム４２の熱膨張は、ロッド９０ｘに、軸線ＣＬに平行な力を印加し得る。例えば、図５（Ｂ）の例では、ダイアフラム４２の受圧面４２ｆの熱膨張は、ロッド９０ｘに、先端方向Ｄｆの力Ｆを印加している。これにより、素子部５０に印加される荷重が小さくなる。このように、参考例の圧力センサ１０ｘでは、素子部５０に印加される荷重が、燃焼ガスの温度に依存して大きく変動し得るので、素子部５０からの信号の誤差が大きくなる。
【００４３】
このように、本実施形態では、ダイアフラム４２が、ロッド９０のうちの中空な第１部分９１に接合されている。従って、ダイアフラム４２の先端方向Ｄｆ側の表面部である受圧面４２ｆが熱膨張する場合には、図４（Ｂ）で説明したように、ロッド９０の中空な筒部９６（特に、第１部分９１）が変形することによって、熱膨張に起因するロッド９０の変位を抑制できる。この結果、ダイアフラム４２の熱膨張による圧力の測定誤差を抑制できる。
【００４４】
また、素子部５０は、第２金具３０内に配置されている。素子部５０の圧電素子５１は、電極５２と押さえ板５４とを介して、ロッド９０の第２部分９２に接続されている。第２部分９２は、第１部分９１よりも、後端方向Ｄｒ側の部分である。従って、ロッド９０は、ダイアフラム４２が撓む場合に、適切に、第２金具３０内に配置された圧電素子５１に、ダイアフラム４２が受けた圧力に応じた荷重を伝えることができる。
【００４５】
また、図２には、距離Ｌと、ダイアフラム４２の肉厚Ｔと、が示されている。距離Ｌは、ロッド９０の内部の後端側の底面９９からダイアフラム４２までの軸線ＣＬに平行な距離である。肉厚Ｔは、ダイアフラム４２の軸線ＣＬに平行な方向の肉厚である。ロッド９０の筒部９６は、ロッド９０の後端側を閉じる蓋部９７によって補強され得る。蓋部９７による補強は、蓋部９７から遠いほど、弱い。上記の距離Ｌが長い場合には、筒部９６とダイアフラム４２との接合部分である第１部分９１が、蓋部９７から遠い。従って、距離Ｌが長い場合には、第１部分９１での補強が弱いので、第１部分９１が変形しやすい。ロッド９０が、筒部９６（特に、第１部分９１）の変形によってダイアフラム４２の熱膨張を受け止めるためには、距離Ｌが長いことが好ましい。
【００４６】
ロッド９０が、筒部９６の変形によってダイアフラム４２の熱膨張を受け止める場合、筒部９６のうちの距離Ｌに対応する部分９８（図２）、すなわち、筒部９６のうちの蓋部９７と第１部分９１との間の部分９８が変形する。この部分９８の長さＬがダイアフラム４２の肉厚Ｔと同程度であれば、ロッド９０は、筒部９６のうちの部分９８と第１部分９１とを含む部分の変形によって、ダイアフラム４２の熱膨張を十分に受け止めることができる。このように、距離Ｌは、肉厚Ｔ以上であることが好ましい。図２の実施形態では、距離Ｌは、肉厚Ｔに比べて、十分に大きい。
【００４７】
Ｃ．別の実施形態：
図６は、ロッドの別の実施形態の断面図である。図示された断面は、軸線ＣＬを含む平断面である。図６（Ａ）のロッド９０ａは、筒部９６ａと、筒部９６ａの後端側の端部を塞ぐ蓋部９７と、を備えている。蓋部９７は、図２の実施形態の蓋部９７と同じである。図２のロッド９０との差異は、筒部９６ａの肉厚Ｔ９ａが、先端方向Ｄｆに向けて徐々に薄くなっている点だけである。具体的には、図６（Ａ）の実施形態では、筒部９６ａの外径Ｄｏは、先端方向Ｄｆの位置によらず、一定である。筒部９６ａの内径Ｄｉａは、先端方向Ｄｆに向けて徐々に大きくなる。肉厚Ｔ９ａは、軸線ＣＬを中心とする円の径方向の肉厚である。ロッド９０ａの他の部分の構成は、第１実施形態のロッド９０の対応する部分の構成と、同じである。ロッド９０ａは、図２のロッド９０の代わりに利用可能である。図６（Ａ）中の距離Ｌａは、ロッド９０ａの内部の後端側の底面９９ａからダイアフラム４２までの軸線ＣＬに平行な距離である。この距離Ｌａは、ダイアフラム４２の肉厚Ｔよりも大きい。
【００４８】
このように、図６（Ａ）の筒部９６ａの肉厚Ｔ９ａは、先端側ほど薄い。蓋部９７に近い部分の肉厚Ｔ９ａが比較的厚いので、ロッド９０ａの全体の剛性の大幅な低下を抑制できる。また、筒部９６ａのうち受圧部４０（ひいてはダイアフラム４２）との接合部分９１ａに近い部分の肉厚Ｔ９ａが比較的薄いので、接合部分９１ａに近い部分の剛性を低くできる。従って、ダイアフラム４２が熱膨張する場合、ロッド９０ａの筒部９６ａ（特に、接合部分９１ａ）が容易に変形できる。以上により、ロッド９０ａの強度低下を抑制しつつ、ダイアフラム４２の熱膨張に起因するロッド９０ａの変位を抑制できる。そして、ダイアフラム４２の熱膨張による圧力の測定誤差を抑制できる。
【００４９】
図６（Ｂ）のロッド９０ｂは、筒部９６ｂと、筒部９６ｂの後端側の端部を塞ぐ蓋部９７と、を備えている。蓋部９７は、図２の実施形態の蓋部９７と同じである。図２のロッド９０との差異は、筒部９６ｂの肉厚Ｔ９ｂが、先端方向Ｄｆに向けて階段状に小さくなっている点だけである。具体的には、図６（Ｂ）の実施形態では、筒部９６ｂの外径Ｄｏは、先端方向Ｄｆの位置によらず、一定である。筒部９６ｂの内径Ｄｉｂは、先端方向Ｄｆに向けて階段状に大きくなる。ロッド９０ｂの他の部分の構成は、第１実施形態のロッド９０の対応する部分の構成と、同じである。ロッド９０ｂは、図２のロッド９０の代わりに利用可能である。図６（Ｂ）中の距離Ｌｂは、ロッド９０ｂの内部の後端側の底面９９ｂからダイアフラム４２までの軸線ＣＬに平行な距離である。この距離Ｌｂは、ダイアフラム４２の肉厚Ｔよりも大きい。
【００５０】
このように、図６（Ｂ）の筒部９６ｂの肉厚Ｔ９ｂは、先端側ほど薄い。蓋部９７に近い部分の肉厚Ｔ９ｂが比較的厚いので、ロッド９０ｂの全体の剛性の大幅な低下を抑制できる。また、筒部９６ｂのうち受圧部４０（ひいてはダイアフラム４２）との接合部分９１ｂに近い部分の肉厚Ｔ９ｂが比較的薄いので、接合部分９１ｂに近い部分の剛性を低くできる。従って、ダイアフラム４２が熱膨張する場合、ロッド９０ｂの筒部９６ｂ（特に、接合部分９１ｂ）が容易に変形できる。以上により、ロッド９０ｂの強度低下を抑制しつつ、ダイアフラム４２の熱膨張に起因するロッド９０ｂの変位を抑制できる。そして、ダイアフラム４２の熱膨張による圧力の測定誤差を抑制できる。
【００５１】
Ｄ．変形例：
（１）図２、図６（Ａ）、図６（Ｂ）の実施形態では、ロッド９０、９０ａ、９０ｂの内部の後端側の底面９９、９９ａ、９９ｂは、軸線ＣＬに垂直な平面である。ただし、ロッドの底面は、曲面であってもよく、軸線ＣＬに対して斜めに傾斜する面であってもよい。また、図２、図６（Ａ）、図６（Ｂ）の実施形態では、ダイアフラム４２は、軸線ＣＬに垂直な方向に拡がるように構成されている。ただし、ダイアフラム４２は、軸線ＣＬに対して斜めに傾斜する方向に拡がってもよい。例えば、ダイアフラム４２の形状は、軸線ＣＬを中心とする円錐台の外周面の形状と同じであってもよい。
【００５２】
いずれの場合も、ロッドの内部の後端側の底面からダイアフラムまでの軸線に平行な距離（例えば、図２、図６（Ａ）、図６（Ｂ）の距離Ｌ、Ｌａ、Ｌｂ）としては、底面のうちの最も後端側の部分と、ダイアフラムのうちの最も後端側の部分と、の間の距離を採用すればよい。このような距離が、ダイアフラムの肉厚Ｔ以上であれば、ロッドは、中空な筒状の部分の変形によって、ダイアフラムの熱膨張を容易に受け止めることができる。
【００５３】
（２）ロッドの中空な筒部の肉厚が先端側ほど薄くなるような構成としては、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、筒部の内径が、先端方向Ｄｆの位置の変化に対して曲線を描くように変化してもよい。また、筒部の外径が先端側に向かって小さくなる構成を採用してもよい。いずれの場合も、先端方向Ｄｆの位置の変化に対して、肉厚が連続的に変化してもよく、肉厚が階段状に変化してもよい。そして、筒部とダイアフラムとの接合部分の肉厚が、ロッドの内部の後端側の底面の近傍における肉厚よりも、薄いことが好ましい。これにより、ロッドは、筒部の変形によって、ダイアフラムの熱膨張を容易に受け止めることができる。ただし、図２に示す実施形態のように、筒部９６の肉厚が、先端方向Ｄｆの位置によらず、一定であってもよい。また、ロッドの筒部が、肉厚が先端側に向かって増大する部分を含んでもよい。
【００５４】
（３）ロッドのうち素子部５０（すなわち、圧電素子５１）に接続される部分（例えば、図２の第２部分９２）としては、ロッドの後端部に代えて、ロッドの任意の部分を採用可能である。例えば、ロッドの外周面に、素子部５０（例えば、電極５２）が接続されてもよい。この場合、電極５２と圧電素子５１とが円環状に形成され、電極５２と圧電素子５１との貫通孔内にロッドが挿入されてもよい。一般的には、素子部５０は、燃焼室内の圧力を受けるダイアフラム４２よりも後端側に配置される。従って、ロッドのうち素子部５０に接続される第２部分は、ロッドのうちダイアフラムが接合される第１部分よりも、後端側に配置される。
【００５５】
ここで、図２の実施形態のように、第２部分は、ロッドの中空な筒部ではなく、ロッドの中空ではない部分、すなわち、ロッドの内部の後端側の底面（例えば、図２の底面９９）よりも後端側の部分であることが好ましい。この構成によれば、圧電素子５１に印加される荷重が中空な筒部の変形に起因して変動することが、抑制される。従って、圧力の測定誤差を抑制できる。
【００５６】
（４）中空な部分を有するロッドの構成としては、図２、図６（Ａ）、図６（Ｂ）のロッド９０、９０ａ、９０ｂの構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、ロッドのうち、受圧部４０よりも先端側に突出している部分が、省略されてもよい。また、距離Ｌ、Ｌａ、Ｌｂが、肉厚Ｔ未満であってもよい。
【００５７】
（５）ダイアフラム４２と圧電素子５１とを接続する接続部の構成としては、図２で説明した接続部１００の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、先端側の押さえ板５４が省略され、ロッド９０が、素子部５０の要素のうちの先端側の電極５２のみに接触していてもよい。また、先端側の押さえ板５４と電極５２が省略されて、ロッド９０に直接的に圧電素子５１が接続されてもよい。この場合、ロッド９０が、電極として機能する。また、受圧部４０の固定部４１が省略されて、ダイアフラム４２が直接的にロッド９０に接合されてもよい。また、ダイアフラムと中空ロッドとが、１つの部材として一体的に形成されてもよい（例えば、鍛造や削り出し）。この場合も、中空ロッドにダイアフラムが接続されている、ということができる。いずれの場合も、接続部は、中空な部分を含む中空ロッドを含み、中空ロッドのうち中空な第１部分にダイアフラム４２が直接的または間接的に接続され、中空ロッドのうち第１部分よりも後端側の第２部分に圧電素子５１が直接的または間接的に接続されていることが好ましい。
【００５８】
（６）素子部５０の構成としては、図２、図３の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、先端側の押さえ板５４と後端側の押さえ板５４との少なくとも一方が省略されてもよい。また、端子部５６が、電極５２に直接的に接続されていてもよい。また、電極５２と圧電素子５１とは、軸線ＣＬ上に配置された円盤状の板状部材ではなく、軸線ＣＬを囲む円環状の板状部材であってもよく、特定の周方向の軸線ＣＬから離れた位置に配置された部材であってもよい。一般的には、素子部５０は、圧電素子を含み、圧電素子からの信号を圧力センサの外部に出力できるように構成されていることが好ましい。また、ダイアフラムが受けた圧力によって変化する電気的特性を有する装置としては、圧電素子に代えて、ダイアフラムと接続部とを通じて受ける荷重に応じて変化する電気的特性（例えば、電圧、抵抗値など）を有する種々の装置を採用可能である。例えば、ひずみゲージを採用してもよい。
【００５９】
（７）素子部５０からの信号を圧力センサ１０の外部に導くための構成としては、ケーブル６０を用いる構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、圧力センサ１０の後端側に端子金具が配置され、端子金具と素子部５０の端子部５６とが中軸によって接続されてもよい。この場合、端子金具と第１金具２０とを通じて、素子部５０からの信号を取得可能である。
【００６０】
（８）圧電素子５１を収容する筐体の構成としては、図２で説明した第２金具３０の構成に代えて、筒状の種々の構成を採用可能である。例えば、大内径部３５と小内径部３６とが、互いに分離した別の部材であってもよい。この場合、例えば、大内径部３５の内周面に雌ねじを形成し、小内径部３６の外周面に雄ねじを形成し、小内径部３６を大内径部３５の後端側から大内径部３５内にねじ込んでもよい。この場合、小内径部３６をねじ込む場合の小内径部３６の回転数を調整することによって、予荷重を調整できる。
【００６１】
以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１０ｘ...圧力センサ、２０...第１金具、２１...軸孔、２２...ねじ部、２４...工具係合部、２６...溶融部、３０...第２金具、３１...軸孔、３４...拡径部、３５...大内径部、３６...小内径部、３９...段部、４０...受圧部、４１...固定部、４２...ダイアフラム、４２ｆ...受圧面、４２ｉ、４２ｏ...縁、４５、４６...溶融部、５０...素子部、５１...圧電素子、５２...電極、５３...リード部、５４...押さえ板、５４ｈ...貫通孔、５５...絶縁板、５５ｈ...貫通孔、５６...端子部、５７...円盤部、６０...ケーブル、６１...ジャケット、６２...外部導体、６３...導電コーティング、６４...絶縁体、６５...内部導体、７２...熱収縮チューブ、７４...細径導線、７５...平板導線、７６...接地導線、９０、９０ａ、９０ｂ、９０ｘ...ロッド、９１...第１部分、９１ａ...接合部分、９１ｂ...接合部分、９２...第２部分、９６、９６ａ、９６ｂ...筒部、９７...蓋部、９８...部分、９９、９９ａ、９９ｂ...底面、１００...接続部、Ｘ...領域、Ｌ、Ｌａ、Ｌｂ...距離、Ｔ...肉厚、ＣＬ...中心軸（軸線）、Ｐｃ...圧力、Ｄｆ...先端方向、Ｄｒ...後端方向、Ｄｉ...内径、Ｄｏ...外径、Ｔ、Ｔ９ａ、Ｔ９ｂ...肉厚、Ｄｉａ...内径、Ｄｉｂ...内径
【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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