(57)【要約】      （修正有）【課題】圧力センサにおいて、大型化を抑制しつつ、絶縁部材に圧力検出素子が接触する可能性を低減させる。【解決手段】圧力センサは、軸線方向に延び、先端側が底面部を形成する有底筒状の筐体と、圧力検出素子と、貫通孔４０を有する台座３０と、隙間をあけて貫通孔に挿通され、ボンディングワイヤによって圧力検出素子と電気的に接続される配線部５０と、を備える。さらに圧力センサは、貫通孔内の隙間に充填され、台座と配線部を絶縁すると共に配線部を保持する絶縁部材３６を有する。台座は、貫通孔の先端側開口が形成された対向面を有する台座本体３２と、対向面から突出し、圧力検出素子と当接する凸部３４と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延び、先端側が底面部を形成する有底筒状の筐体と、
前記筐体内に収容され、前記底面部を介して伝達される外部の圧力を測定するための検出信号を出力する圧力検出素子と、
前記圧力検出素子よりも後端側に配置され、前記圧力検出素子に当接する台座であって、先端側から後端側に貫通する貫通孔を有する台座と、
隙間をあけて前記貫通孔に挿通され、ボンディングワイヤによって前記圧力検出素子と電気的に接続される配線部と、を備える圧力センサにおいて、
さらに、前記貫通孔内の前記隙間に充填され、前記台座と前記配線部を絶縁すると共に前記配線部を保持する絶縁部材を有し、
前記台座は、
前記圧力検出素子と対向する対向面であって前記貫通孔の先端側開口が形成された対向面を有する台座本体と、
前記貫通孔の前記先端側開口から離れた位置において前記台座本体から突出し、前記圧力検出素子に当接する凸部と、を有することを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記対向面を基準とした場合に、前記凸部の高さは、前記絶縁部材の高さよりも大きい、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の圧力センサにおいて、
前記台座本体は、円柱状であり、
前記貫通孔の前記先端側開口は、円形状の前記対向面に複数形成され、
前記凸部は、前記対向面の円周よりも内側に配置された柱状であり、
前記凸部と前記圧力検出素子とを前記対向面に垂直投影した場合に、前記圧力検出素子の輪郭の内側に前記凸部が位置する、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の圧力センサにおいて、さらに、
前記底面部から先端側に突出する突起部であって、前記底面部を挟んで前記圧力検出素子と対向する位置に設けられた突起部と、
前記突起部の先端から先端側に延びる伝達部と、を備え、
前記圧力検出素子は、前記伝達部と前記突起部と前記底面部とを伝達した外部の圧力を前記検出信号として出力し、
前記突起部の外周の大きさは、前記伝達部の外周の大きさよりも小さい、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の圧力センサにおいて、さらに、
前記底面部と前記圧力検出素子との間において前記底面部と前記圧力検出素子に当接するように配置され、前記底面部を介して伝達される外部の圧力が前記圧力検出素子の一部分に偏って伝達されることを抑制するための中間部材を備え、
前記中間部材は、前記底面部と接する側と前記圧力検出素子と接する側の少なくともいずれか一方が面状である、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の圧力センサにおいて、
前記中間部材は半球状であり、半球状の前記中間部材のうち、円形の平面は前記圧力検出素子に当接し、前記平面と対向する頂部は前記底面部に当接する、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項７】
請求項５に記載の圧力センサにおいて、
前記中間部材は半球状であり、半球状の前記中間部材のうち、円形の平面は前記底面部に当接し、前記平面と対向する頂部は前記圧力検出素子に当接する、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項８】
請求項５に記載の圧力センサにおいて、
前記中間部材は、第１の面が前記圧力検出素子に当接し、第２の面が前記底面部に当接する板状であり、かつ、前記筐体よりも軟質の部材である、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力検出素子は、外部の圧力により自身に生じる応力に応じた前記検出信号を出力するＳｉ素子を含み、
前記圧力センサは、
１００℃以上３００℃以下の温度範囲において、前記Ｓｉ素子の線膨張係数をＣ１（１／℃）、前記筐体の線膨張係数をＣ２（１／℃）とした場合に、比（Ｃ２／Ｃ１）が０．５以上２．０以下の範囲である、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項１０】
請求項９に記載の圧力センサにおいて、
前記比（Ｃ２／Ｃ１）は０．８５以上１．１５以下の範囲である、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の圧力センサにおいて、
前記筐体は、前記底面部の外縁から後端側に延びる側面部を有し、
前記側面部はベローズ状である特定部位を有する、ことを特徴とする圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の筒内圧などの圧力を測定するための圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力センサを用いて自動車用エンジン等の内燃機関の気筒内燃焼圧力を測定し、燃焼状態を制御することが行われている。このような圧力センサは、例えば、先端側に底面部（ダイヤフラム部）を有する有底筒状の筐体と、筐体内に収容され燃焼圧を検出するための圧力検出素子と、貫通孔を有すると共に圧力検出素子に当接する台座と、台座を貫通し先端側から後端側へと延びる配線部と、を備える（例えば、特許文献１，２）。配線部は、圧力検出素子と電気的に接続され、圧力検出素子から出力される検出信号を外部の制御機器等に伝達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２５７３４号公報
【特許文献２】特開２００４−２８６６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、配線部を固定すると共に台座との絶縁を図るために、絶縁ガラス等の絶縁部材を台座の貫通孔に充填することが考えられる。しかしながら、絶縁部材を貫通孔に充填すると、その一部が貫通孔の外側にはみ出る場合がある。この場合、台座に当接すると共に貫通孔に隣接して配置される圧力検出素子が貫通孔からはみ出した絶縁部材と接触し、安定して圧力検出素子を台座に設置できないおそれがある。また、貫通孔からはみ出した絶縁部材との接触を回避して圧力検出素子を台座の面上に設置する場合、台座の面のうち、圧力検出素子が設置される領域と貫通孔との間隔を十分にあける必要がある。よって、台座が大型化することで、圧力センサ自体も大型化するといった問題が生じる。なお、このような問題は、気筒内燃焼圧力を検出するための圧力センサに限らず、外部の圧力を検出するための圧力センサに共通する問題であった。
【０００５】
従って本発明は、圧力センサにおいて、大型化を抑制しつつ、絶縁部材に圧力検出素子が接触する可能性を低減させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［適用例１］軸線方向に延び、先端側が底面部を形成する有底筒状の筐体と、
前記筐体内に収容され、前記底面部を介して伝達される外部の圧力を測定するための検出信号を出力する圧力検出素子と、
前記圧力検出素子よりも後端側に配置され、前記圧力検出素子と当接する台座であって、先端側から後端側に貫通する貫通孔を有する台座と、
隙間をあけて前記貫通孔に挿通され、ボンディングワイヤによって前記圧力検出素子と電気的に接続される配線部と、を備える圧力センサにおいて、
さらに、前記貫通孔内の前記隙間に充填され、前記台座と前記配線部を絶縁すると共に前記配線部を保持する絶縁部材を有し、
前記台座は、
前記圧力検出素子と対向する対向面であって前記貫通孔の先端側開口が形成された対向面を有する台座本体と、
前記貫通孔の前記先端側開口から離れた位置において前記台座本体から突出し、前記圧力検出素子に当接する凸部と、を有することを特徴とする圧力センサ。
【０００７】
適用例１に記載の圧力センサによれば、台座は貫通孔が形成された台座本体と、台座本体から突出する凸部とを有する。また、圧力検出素子は、台座のうち凸部に設置されている。これにより、台座本体の貫通孔から対向面に絶縁部材がはみ出した場合でも、貫通孔と圧力検出素子が設置される領域との間隔を十分にあけなくても、圧力検出素子に絶縁部材が接触する可能性を低減できる。よって、圧力センサが大型化することを抑制しつつ、圧力検出素子が絶縁部材に接触する可能性を低減できる。
【０００８】
［適用例２］適用例１に記載の圧力センサにおいて、
前記対向面を基準とした場合に、前記凸部の高さは、前記絶縁部材の高さよりも大きい、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例２に記載の圧力センサによれば、凸部の高さは絶縁部材の高さよりも大きい。これにより、圧力検出素子が絶縁部材に接触する可能性を効果的に低減できる。
【０００９】
［適用例３］適用例１又は適用例２に記載の圧力センサにおいて、
前記台座本体は、円柱状であり、
前記貫通孔の前記先端側開口は、円形状の前記対向面に複数形成され、
前記凸部は、前記対向面の円周よりも内側に配置された柱状であり、
前記凸部と前記圧力検出素子とを前記対向面に垂直投影した場合に、前記圧力検出素子の輪郭の内側に前記凸部が位置する、ことを特徴とする圧力センサ。
ここで、凸部と貫通孔とは、重なって配置されないように所定の間隔をあけて配置される。よって、凸部の外形が大きくなるにつれ、複数の貫通孔の先端側開口が形成された円形状の対向面が大きくなる。これにより、台座の外形も大きくなり、圧力センサが大型化する。適用例３に記載の圧力センサによれば、圧力検出素子の輪郭の内側に凸部が位置するため、凸部が圧力検出素子の輪郭の外側に達する程度の大きさである場合に比べ、圧力センサの小型化を図ることができる。
【００１０】
［適用例４］適用例１乃至適用例３のいずれか一つに記載の圧力センサにおいて、さらに、
前記底面部から先端側に突出する突起部であって、前記底面部を挟んで前記圧力検出素子と対向する位置に設けられた突起部と、
前記突起部の先端から先端側に延びる伝達部と、を備え、
前記圧力検出素子は、前記伝達部と前記突起部と前記底面部とを伝達した外部の圧力を前記検出信号として出力し、
前記突起部の外周の大きさは、前記伝達部の外周の大きさよりも小さい、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例４に記載の圧力センサによれば、伝達部と底面部との間に伝達部よりも外形の小さい突起部を設けることで、伝達部からの圧力が圧力検出素子に伝達される際に、分散して圧力が底面部や圧力検出素子に伝達されることを抑制できる。すなわち、伝達部からの圧力を、圧力検出素子と底面部を挟んで対向する突起部に伝達させることで、外部の圧力を圧力検出素子に集中して伝達できる。
【００１１】
［適用例５］適用例１乃至適用例４のいずれか一つに記載の圧力センサにおいて、さらに、
前記底面部と前記圧力検出素子との間に配置され、前記底面部を介して伝達される外部の圧力が前記圧力検出素子の一部分に偏って伝達されることを抑制するための中間部材を備え
前記中間部材は、前記底面部と接する側と前記圧力検出素子と接する側の少なくともいずれか一方が面状である、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例５に記載の圧力センサによれば、中間部材によって、圧力検出素子の一部分のみに圧力が加わる可能性を低減できる。これにより、圧力検出素子が破損する可能性を低減できる。
【００１２】
［適用例６］適用例５に記載の圧力センサにおいて、
前記中間部材は半球状であり、半球状の前記中間部材のうち、円形の平面は前記圧力検出素子に当接し、前記平面と対向する頂部は前記底面部に当接する、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例６に記載の圧力センサによれば、底面部に伝達された圧力（荷重）の分布にばらつきがある場合でも、半球状の中間部材によって圧力検出素子に伝達される圧力の分布のばらつきを低減できる。
【００１３】
［適用例７］適用例５に記載の圧力センサにおいて、
前記中間部材は半球状であり、半球状の前記中間部材のうち、円形の平面は前記底面部に当接し、前記平面と対向する頂部は前記圧力検出素子に当接する、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例７に記載の圧力センサによれば、底面部に伝達された圧力（荷重）の分布にばらつきがある場合でも、半球状の中間部材によって圧力検出素子に伝達される圧力の分布のばらつきを低減できる。
【００１４】
［適用例８］適用例５に記載の圧力センサにおいて、
前記中間部材は、第１の面が前記圧力検出素子に当接し第２の面が前記底面部に当接する板状であり、かつ、前記筐体よりも軟質の部材である、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例８に記載の圧力センサによれば、中間部材を板状とし、かつ、底面部を含む筐体よりも軟質とすることで、底面部に伝達された圧力（荷重）の分布にばらつきがある場合でも、軟質の中間部材によって圧力検出素子に伝達される圧力の分布のばらつきを低減できる。また、中間部材を板状とすることで、底面部と圧力検出素子の間に容易に安定して配置できる。
【００１５】
［適用例９］適用例１乃至適用例８のいずれか１つに記載の圧力センサにおいて、
前記圧力検出素子は、外部の圧力により自身に生じる応力に応じた前記検出信号を出力するＳｉ素子を含み、
前記圧力センサは、
１００℃以上３００℃以下の温度範囲において、前記Ｓｉ素子の線膨張係数をＣ１（１／℃）、前記筐体の線膨張係数をＣ２（１／℃）とした場合に、比（Ｃ２／Ｃ１）が０．５以上２．０以下の範囲である、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例９に記載の圧力センサによれば、Ｓｉ素子の線膨張係数に近い線膨張係数を有する筐体を用いることで、圧力検出素子と筐体が配置される環境に温度変化が生じた場合でも、Ｓｉ素子と筐体との熱膨張差を低減できる。これにより、圧力検出素子と筐体が配置される環境に温度変化が生じた場合でも、Ｓｉ素子と筐体との熱膨張差に起因する圧力センサの検出精度の低下を抑制できる。
【００１６】
［適用例１０］適用例９に記載の圧力センサにおいて、
前記比（Ｃ２／Ｃ１）は０．８５以上１．１５以下の範囲である、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例１０に記載の圧力センサによれば、Ｓｉ素子の線膨張係数により近い線膨張係数を有する筐体を用いることで、圧力検出素子と筐体が配置される環境に温度変化が生じた場合でも、Ｓｉ素子と筐体との熱膨張差をより低減できる。これにより、圧力検出素子と筐体が配置される環境に温度変化が生じた場合でも、圧力センサの検出精度の低下をより抑制できる。
【００１７】
［適用例１１］適用例１乃至適用例８のいずれか一つに記載の圧力センサにおいて、
前記筐体は、前記底面部の外縁から後端側に延びる側面部を有し、
前記側面部はベローズ状である特定部位を有する、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例１１に記載の圧力センサによれば、側面部にベローズ状の特定部位を設けることで、圧力検出素子と筐体が配置される環境に温度変化が生じ、筐体が膨張又は収縮した場合でも、底面部が変位することを抑制できる。これにより、筐体の膨張又は収縮による底面部を介した圧力検出素子への圧力の発生を抑制できるため、圧力検出素子は検出信号を精度良く出力できる。
【００１８】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、圧力センサ、圧力センサの製造方法、圧力センサを備えた車両等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）第１実施例の圧力センサ１を説明するための断面図である。（Ｂ）第１実施例の圧力センサ１を説明するための斜視図である。
【図２】（Ａ）圧力検出素子２０の詳細構成を説明するための斜視図である。（Ｂ）センサ素子の詳細構成を説明するための図である。
【図３】（Ａ）主に台座３０の詳細構成を説明するための斜視図である。（Ｂ）台座３０の詳細構成を説明するための断面図である。
【図４】主な構成部材の位置関係について説明するための図である。
【図５】第２実施例の圧力センサ１ａについて説明するための図である。
【図６】第３実施例の圧力センサ１ｂを説明するための図である。
【図７】第４実施例の圧力センサ１ｃを説明するための図である。
【図８】第５実施例の圧力センサ１ｄを説明するための図である。
【図９】（Ａ）第６実施例の圧力センサ１ｅを説明するための図である。（Ｂ）材料の名称と線膨張係数を示す表である。
【図１０】第７実施例の圧力センサ１ｆを説明するための図である。
【図１１】第１〜第４変形例の台座３０ｍ１〜３０ｍ４について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
Ａ〜Ｇ．各種実施例：
Ｈ．変形例：
【００２１】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．圧力センサの全体構成：
図１は、第１実施例の圧力センサ１を説明するための図である。図１（Ａ）は、図１（Ｂ）の圧力センサ１のＡ−Ａ断面図である。図１（Ｂ）は、圧力センサ１の外観斜視図であり、理解の容易のために、筐体１０の図示は省略している。なお、図１（Ａ）において、Ｚ軸負方向側を先端側、Ｚ軸正方向側を後端側として以下に説明を行う。
【００２２】
図１（Ａ）に示すように、圧力センサ１は、軸線方向（図１では、Ｚ軸方向、上下方向）に延びる有底筒状の筐体１０と、筐体１０内に収容された圧力検出素子２０と、圧力検出素子２０よりも後端側に配置された台座３０と、配線部としての３本の接続ピン５０とを有する。図１（Ｂ）に示すように、３本の接続ピン５０は、それぞれボンディングワイヤ６０によって圧力検出素子２０に電気的に接続されている。また、３本の接続ピン５０は外部制御機器に電気的に接続されている。
【００２３】
筐体１０は、ステンレス等の金属材料により形成されている。本実施例では、筐体１０は９００℃で固溶化熱処理を行ったＳＵＳ６３０を用いている。図１（Ａ）に示すように、筐体１０は、先端側に形成された円板状の底面部１４と、底面部１４の周縁から後端側に延びる側面部１２とを有する。底面部１４は、外部の圧力（例えば、内燃機関の燃焼圧）に応じて底面部１４がＺ軸方向（底面部１４と直交する方向、軸線方向）に撓むことによって、圧力検出素子２０に外部の圧力を伝達する。
【００２４】
圧力検出素子２０は、外形が略直方体形状の部材であり、圧力が加わった際の歪みに応じた検出信号（電気信号）を出力する。圧力検出素子２０は、先端側に位置する先端面が底面部１４に当接し、後端側に位置する後端面が台座３０と当接している。圧力検出素子２０は、台座３０に設置されることでＺ軸方向に変位しないように筐体１０内の位置が固定される。圧力検出素子２０は、センサ素子２６と支持部材２２と押圧部材２８の三層構造からなる。なお、圧力検出素子２０の詳細構成については後述する。
【００２５】
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、台座３０は、例えば絶縁性セラミック（例えば、アルミナ）等の絶縁性材料や、金属材料（例えば、ステンレス等）により形成されている。本実施例の台座３０はアルミナにより形成されている。台座３０は、台座本体３２と、圧直接に圧力検出素子２０に当接（接触）する凸部３４とを有する。また、圧力検出時において、台座３０のＺ軸方向の位置が変位しないように、台座３０は位置が固定されている。本実施例では、台座３０は、筐体１０（詳細には、側面部１２の内周面）に固着されている。
【００２６】
台座本体３２は、圧力検出素子２０と対向する対向面３２ｆａを円形とする円柱状である。また、台座本体３２には、接続ピン５０を挿通させるための３つの貫通孔４０（図１（Ａ），（Ｂ）では、２つのみ図示）が自身の先端側から後端側（Ｚ軸方向）に貫通するように形成されている。３つの貫通孔４０のうち対向面３２ｆａに形成された先端側開口４０Ｗの中心が対向面３２ｆａと中心を同一とする内部円の円周上に位置するように、３つの貫通孔４０は台座３０に形成されている。
【００２７】
凸部３４は、円柱状の部材である。また、凸部３４は、台座本体３２から先端側（圧力検出素子２０側）に突出する。また、凸部３４は、先端側開口４０Ｗと所定の間隔をあけて台座本体３２に設置される。
【００２８】
接続ピン５０は、導電性部材である。また、接続ピン５０は、貫通孔４０の内周面と隙間をあけて貫通孔４０に挿通されている。貫通孔４０内の隙間には絶縁部材としてガラス（「絶縁性のガラス」とも呼ぶ。）３６が充填されている。ガラス３６が貫通孔４０内の隙間に充填されることで、台座３０と接続ピン５０との絶縁を図ると共に、接続ピン５０がガラス３６によって保持される。例えばガラス３６は、貫通孔４０内に溶融したガラスを注入し、その後冷却して凝固させることで形成される。
【００２９】
Ａ−２．圧力センサの各構成の詳細構成：
図２は、圧力検出素子２０の詳細構成を説明するための図である。図２（Ａ）は、圧力検出素子２０の斜視図である。図２（Ｂ）は、圧力検出素子２０のセンサ素子２６のうち、底面部１４と対向する面２６ｆａ（「第１の主面２６ｆａ」ともいう。）を示す図である。
【００３０】
図２（Ａ）に示すように、圧力検出素子２０はセンサ素子２６と、センサ素子２６を挟んでセンサ素子２６に固着された支持部材２２及び押圧部材２８とを備える。センサ素子２６は、ピエゾ抵抗式の素子から構成されている。本実施例では、センサ素子２６は直方体形状のＳｉ素子を用いている。支持部材２２は、直方体形状のガラス板である。押圧部材２８は、ガラス板であり直方体形状の角を切欠いた形状をしている。なお、支持部材２２は省略可能であり、センサ素子２６を直接に台座３０に当接させても良い。
【００３１】
図２（Ｂ）に示すように、センサ素子２６の第１の主面２６ｆａには、第１〜第３の端子２６５ａ〜２６５ｃと、感圧抵抗体２６６と、感温抵抗体２６７とが形成されている。センサ素子２６は、感圧抵抗体２６６の抵抗値と感温抵抗体２６７の抵抗値とに基づいて、底面部１４を介して伝達された外部の圧力（例えば、燃焼圧）を検出する。ここで、第１の主面２６ｆａの面方位は｛１００｝面（具体的には、（１００）面）とされている。
【００３２】
感圧抵抗体２６６は、ピエゾ抵抗効果によって抵抗値が変化するように構成されている。具体的には、押圧部材２８から受ける圧力と、センサ素子２６の温度に応じて自身の抵抗値が変化する。感圧抵抗体２６６は、第１の主面２６ｆａの中央付近に形成され、センサ素子２６の＜１１０＞方向（図２（Ｂ）の符号Ｂｒを付した矢印の方向）に直線状に延びる部分を有する。
【００３３】
感温抵抗体２６７は、主としてセンサ素子２６の温度に応じて自身の抵抗値が変化するように構成されている。感温抵抗体２６７は、センサ素子２６の＜１００＞方向（図２（Ｂ）の符号Ｄｒを付した矢印の方向）に直線状に延びる部分を有する。
【００３４】
感圧抵抗体２６６は、第１と第２の端子２６５ａ，２６５ｂに電気的に接続されている。また、感温抵抗体２６７は、第２と第３の端子２６５ｂ，２６５ｃに電気的に接続されている。第１〜第３の端子２６５ａ〜２６５ｃは、ボンディングワイヤ６０（図１（Ｂ））によって、対応する接続ピン５０に電気的に接続されている。これにより、センサ素子２６により出力される検出信号（感圧抵抗体２６６と感温抵抗体２６７の抵抗値）を外部制御機器が受信し、感温抵抗体２６７の抵抗値変化に基づいて感圧抵抗体２６６の抵抗値変化を補正することで、外部の圧力が測定される。
【００３５】
図３は、主に台座３０の詳細構成を説明するための図である。図３（Ａ）は、台座３０、接続ピン５０の外観斜視図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ部分断面図である。なお、図３（Ｂ）において、理解の容易のために台座本体３２と凸部３４との境界には点線を付している。図３（Ａ）に示すように、対向面３２ｆａ上において、凸部３４は、３つの先端側開口４０Ｗと重ならないように設けられている。
【００３６】
図３（Ｂ）に示すように、ガラス３６は貫通孔４０への充填過程において、表面張力により接続ピン５０の外周に沿ってせり上がった状態で凝固する場合がある。本実施例において対向面３２ｆａ側では、対向面３２ｆａを基準とした場合に、ガラス３６の高さ（最大高さ）は高さＴａである。すなわち、ガラス３６のうち貫通孔４０からはみ出した流出部分３６Ｗは高さＴａである。
【００３７】
また、対向面３２ｆａを基準とした場合に、凸部３４の高さ（最大高さ）は高さＴｂである。ここで、高さＴｂは高さＴａよりも大きい関係を有する。凸部３４のうち高さＴｂの位置にある先端面３４ｆａに圧力検出素子２０が設置される。
【００３８】
図４は、主な構成部材の位置関係について説明するための図である。図４は、圧力検出素子２０、凸部３４を対向面３２ｆａに垂直投影した場合の図である。図４に示すように、３つの貫通孔４０の先端側開口４０Ｗの中心４０Ｗａは、対向面３２ｆａと中心を同一とする内部円９０の円周上に位置している。また、凸部３４は対向面３２ｆａの円周よりも内側に配置されている。
【００３９】
圧力検出素子２０は、対向面３２ｆａに垂直投影した場合に、正方形の輪郭２０Ｗを有している。ここで、凸部３４は内部円９０の円周よりも内側に位置している。また、凸部３４は圧力検出素子２０の輪郭２０Ｗの内側に位置している。詳細には、凸部３４と圧力検出素子２０を対向面３２ｆａに垂直投影した場合に、凸部３４は圧力検出素子２０の外形内接円２０Ｃａよりも直径が小さく、かつ、外形内接円２０Ｃａの円周よりも内側に配置されている。すなわち、圧力センサ１を先端側（Ｚ軸負方向側）から見た場合に、凸部３４は圧力検出素子２０と重なり視認できない位置に設けられている。
【００４０】
上記のように、本実施例の圧力センサ１は、ガラス３６が充填される貫通孔４０が形成された台座本体３２と、台座本体３２から先端側に突出し圧力検出素子２０が設置される凸部３４とを有する（図３）。また対向面３２ｆａを基準面とした場合に、凸部３４の高さＴｂはガラス３６の高さＴａよりも高い（図３）。これにより、貫通孔４０からはみ出したガラス３６Ｗに圧力検出素子２０が接触することを防止するために、圧力検出素子２０が設置される領域と、貫通孔４０が形成された領域との間隔を十分にあける必要がない。すなわち、凸部３４を有さない台座に圧力検出素子２０を設置する場合に比べ、流出部分３６Ｗよりも高い凸部３４に圧力検出素子２０を設置することで、圧力検出素子２０と流出部分３６Ｗとが接触する可能性を低減しつつ、圧力センサ１が径方向に大型化することを抑制できる。
【００４１】
さらに、凸部３４は、対向面３２ｆａのうち内部円９０の円周より内側に設けられている（図４）。また、圧力検出素子２０と凸部３４とを対向面３２ｆａに垂直投影した場合に、凸部３４は対向面３２ｆａのうち圧力検出素子２０の輪郭２０Ｗの内側に設けられている。こうすることで、圧力検出素子２０が設置される凸部３４を不必要に大きくすることを回避できる。すなわち凸部３４の大型化を抑制できるため、貫通孔４０が対向面３２ｆａのより径方向外側に形成される事態を回避できる。これにより、台座本体３２の径方向への大型化をより抑制でき、圧力センサ１の小型化を図ることができる。
【００４２】
Ｂ．第２実施例：
図５は、第２実施例の圧力センサ１ａについて説明するための図である。図５（Ａ）は、圧力センサ１ａの断面図であり、図１（Ａ）に相当する断面図である。図５（Ｂ）は、圧力センサ１ａを先端側方向（Ｚ軸負方向）側から見た図である。第１実施例の圧力センサ１と異なる点は、筐体１０ａの構成と、伝達部としてのロッド６５を新たに備える点である。その他の構成については、第１実施例の圧力センサ１と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。
【００４３】
図５（Ａ）に示すように、圧力センサ１ａの筐体１０ａは、底面部１４から先端側に突出する円柱状の突起部１７ａを有する。突起部１７ａは、底面部１４を挟んで圧力検出素子２０と対向する位置に設けられている。また、圧力センサ１ａは、突起部１７ａの先端から先端側に延びる円柱状のロッド６５を備える。ロッド６５は、突起部１７ａの先端面に当接している。また、ロッド６５はセラミックにより形成されている。圧力センサ１ａは、ロッド６５の先端面が被検出室（例えば、エンジン燃焼室）の圧力を受けて、ロッド６５，突起部１７ａ，底面部１４を伝達した圧力を圧力検出素子２０によって検出する。圧力センサ１ａはロッド６５を有することで、圧力検出素子２０を被検出室から遠ざけて配置することができる。これにより、被検出室の影響（例えば、エンジン燃焼室の熱）によって圧力検出素子２０に不具合が発生する可能性を低減できる。
【００４４】
図５（Ｂ）に示すように、突起部１７ａの外周の大きさは、ロッド６５の外周の大きさよりも小さい。すなわち、突起部１７ａの直径ＲＷａは、ロッド６５の直径ＲＷｂよりも小さい。すなわち、ロッド６５の軸線ＣＡと直交する、突起部１７ａの断面の面積は、ロッド６５の断面の面積よりも小さい。
【００４５】
上記のように、第２実施例の圧力センサ１ａは、ロッド６５を備えると共に、筐体１０ａがロッド６５よりも外周の小さい突起部１７ａを有する。また、突起部１７ａは、底面部１４を挟んで圧力検出素子２０と対向する位置にある。こうすることで、ロッド６５からの圧力を突起部１７ａに伝達させることで、突起部１７ａを介して圧力検出素子２０に圧力を集中させることができる。すなわち、圧力センサ１ａは、外部の圧力を圧力検出素子２０を用いて精度良く検出できる。また、第２実施例の圧力センサ１ａは、上記第１実施例の圧力センサ１と同様に、凸部３４を有することにより、圧力検出素子２０とガラス３６とが接触する可能性を低減しつつ、圧力センサ１ａが径方向に大型化することを抑制できる。
【００４６】
Ｃ．第３実施例：
図６は、第３実施例の圧力センサ１ｂを説明するための図である。図６は、図１（Ａ）に相当する断面図である。第１実施例の圧力センサ１と異なる点は、中間部材としての半球部材７０を新たに設けた点である。その他の構成については、第１実施例の圧力センサ１と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。
【００４７】
半球部材７０は、金属材料（例えば、ステンレス等）により形成された中実（高密度）の部材である。また、半球部材７０は、底面部１４から伝達される圧力が圧力検出素子２０に偏って伝達されることを抑制する。半球部材７０は、底面部１４と圧力検出素子２０との間に配置されている。具体的には、半球部材７０の円形の平面７２が圧力検出素子２０に当接し、半球部材７０の平面７２に対向する頂部７３が底面部１４に当接している。半球部材７０は、底面部１４に加わる圧力の分布にばらつきがある場合でも、圧力検出素子２０に伝達される圧力の分布のばらつきを低減させる。
【００４８】
上記のように第３実施例の圧力センサ１ｂは、底面部１４と圧力検出素子２０との間に圧力検出素子２０に対する偏荷重を抑制するための半球部材７０を有する。これにより、圧力検出素子２０に加わる圧力の分布のばらつきを低減でき、圧力センサ１ｂの検出精度を向上できる。また、第３実施例の圧力センサ１ｂは、上記第１実施例の圧力センサと同様に、凸部３４を有することにより、圧力検出素子２０とガラス３６とが接触する可能性を低減しつつ、圧力センサ１ｂが径方向に大型化することを抑制できる。
【００４９】
Ｄ．第４実施例：
図７は、第４実施例の圧力センサ１ｃを説明するための図である。図７は、図１（Ａ）に相当する断面図である。第１実施例の圧力センサ１と異なる点は、筐体１０ｃの構成である。その他の構成については、第１実施例の圧力センサ１と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。なお、理解の容易のために、半球部材１６と底面部１４との境界には点線を付している。
【００５０】
筐体１０ｃは、底面部１４から圧力検出素子２０に向かって突出する中間部材としての半球部材１６を有する。半球部材１６は、底面部１４から離れるに従って次第に縮径している。半球部材１６の頂部１９は圧力検出素子２０に当接している。半球部材１６の円形の平面１８は底面部１４に当接している。ここで、半球部材１６は、筐体１０ｃの一つの構成部材であり、底面部１４と一体に成形されている。半球部材１６は、底面部１４に加わる圧力の分布にばらつきがある場合でも、圧力検出素子２０に伝達される圧力の分布のばらつきを低減させる。
【００５１】
上記のように、第４実施例の圧力センサ１ｃは、底面部１４と圧力検出素子２０との間に圧力検出素子２０に対する偏荷重を抑制するための半球部材１６を有する。これにより、圧力検出素子２０に加わる圧力の分布のばらつきを低減でき、圧力センサ１ｃの検出精度を向上できる。さらに、半球部材１６は、筐体１０ｃの一部分である。よって、容易に底面部１４と圧力検出素子２０との間に位置するように半球部材１６を形成できると共に、別部材として半球部材を設けるよりも部品点数を低減できる。また、第４実施例の圧力センサ１ｃは、上記第１実施例の圧力センサ１と同様に、凸部３４を有することにより、圧力検出素子２０とガラス３６とが接触する可能性を低減しつつ、圧力センサ１ｃが径方向に大型化することを抑制できる。
【００５２】
Ｅ．第５実施例：
図８は、第５実施例の圧力センサ１ｄを説明するための図である。図８は、図１（Ａ）に相当する断面図である。第１実施例の圧力センサ１と異なる点は、中間部材としての板状部材７１を新たに設けた点である。その他の構成については、第１実施例の圧力センサ１と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。
【００５３】
板状部材７１は、直方体形状であり、圧力検出素子２０と底面部１４との間に配置されている。詳細には板状部材７１の第１の面（後端側の面）は圧力検出素子２０に当接し、第２の面（先端側の面）は底面部１４に当接している。板状部材７１は、筐体１０よりも軟質の部材である。詳細には、板状部材７１は筐体１０よりも軟質の金属部材である。ここで、例えば、軟質かどうかはビッカース硬度の大小により決定できる。すなわち、本実施例では、板状部材７１のビッカース硬度は筐体のビッカース硬度よりも小さい。
【００５４】
上記のように、第５実施例の圧力センサ１ｄは、圧力検出素子２０と底面部１４との間に筐体１０よりも軟質の板状部材７１を備える。これにより、底面部１４に伝達された圧力の分布にばらつきがある場合でも、板状部材７１によって圧力検出素子２０に加わる圧力の分布のばらつきを低減できる。また、中間部材として板状部材７１を用いることで、圧力検出素子２０と底面部１４との間に安定して配置することができる。また、第５実施例の圧力センサ１ｄは、上記第１実施例の圧力センサ１と同様に、凸部３４を有することにより、圧力検出素子２０とガラス３６とが接触する可能性を低減しつつ、圧力センサ１ｄが径方向に大型化することを抑制できる。
【００５５】
Ｆ．第６実施例：
図９は、第６実施例の圧力センサ１ｅを説明するための図である。図９（Ａ）は、図１（Ａ）に相当する断面図である。図９（Ｂ）は、材料の名称と線膨張係数を示す表である。また、サンプルＮｏ．２〜Ｎｏ．７の線膨張係数の下の欄には、線膨張係数の比（各サンプル／サンプルＮｏ．１）を示している。また図９（Ｂ）において、サンプルＮｏ．２〜サンプルＮｏ．６の備考欄には、各部材の販売会社名を記入している。図９（Ｂ）において、サンプルＮｏ．２〜Ｎｏ．６は本実施例の筐体１０ｅに用いることが好ましい部材の例である。また、サンプルＮｏ．７は第１実施例で用いた筐体１０の部材である。また、サンプルＮｏ．１は、圧力検出素子２０のセンサ素子２６の部材である。第１実施例の圧力センサ１と異なる点は、筐体１０ｅに用いる部材（金属材料）である。その他の構成については、第１実施例の圧力センサ１と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。
【００５６】
本実施例の圧力センサ１ｅは、筐体１０ｅとＳｉ製のセンサ素子２６との熱膨張差に起因する圧力センサ１ｅの検出精度の低下を抑制するための抑制機構を備える。この抑制機構は、筐体１０ｅの線膨張係数を所定の範囲とすることで実現している。すなわち、センサ素子２６がＳｉ素子である場合において、ステンレス（例えばＳＵＳ６３０）よりもＳｉ素子と線膨張係数が近い部材を用いて筐体１０ｅを形成する。ここで、例えばセンサ素子２６よりも非常に大きい線膨張係数を有する部材により筐体を形成した場合、熱膨張によって筐体が膨張すると、外部から底面部１４ｅを介して伝達される圧力（荷重）が実際よりも小さくなる場合がある。いわゆる、荷重抜けが発生する場合がある。しかしながら、本実施例では、筐体１０ｅに用いられる部材を限定することで、圧力センサの筐体１０ｅ及び圧力検出素子２０が高温（例えば、１００℃〜３００℃）において温度変化が繰り返される場合においても、筐体１０ｅとセンサ素子２６との熱膨張差によって生じる圧力センサ１ｅの検出精度の低下を抑制できる。
【００５７】
ここで、筐体１０ｅは、１００℃以上３００℃以下の温度範囲において、センサ素子２６の線膨張係数をＣ１（１／℃）、筐体１０ｅの線膨張係数をＣ２（１／℃）とした場合に、比（Ｃ２／Ｃ１）が０．５以上２．０以下の範囲となる部材（例えば、サンプルＮｏ．２〜Ｎｏ．６）を用いることが好ましい。こうすることで、センサ素子２６と筐体１０ｅとの熱膨張差に起因する検出精度の低下をより抑制できる。
【００５８】
さらに、筐体１０ｅは、比（Ｃ２／Ｃ１）が０．８５以上１．１５以下の範囲となる部材（例えば、サンプルＮｏ．６）を用いることが更に好ましい。こうすることで、センサ素子２６と筐体１０ｅとの線膨張係数をより一層近づけることができる。よって、センサ素子２６と筐体１０ｅとの熱膨張差に起因する検出精度の低下をより一層抑制できる。
【００５９】
また、第６実施例の圧力センサ１ｅは、上記第１実施例の圧力センサ１と同様に、凸部３４を有することにより、圧力検出素子２０とガラス３６とが接触する可能性を低減しつつ、圧力センサ１ｅが径方向に大型化することを抑制できる。
【００６０】
Ｇ．第７実施例：
図１０は、第７実施例の圧力センサ１ｆを説明するための図である。図１０は、図１（Ａ）に相当する断面図である。第１実施例の圧力センサ１と異なる点は、筐体１０ｆの構成が異なる点と、第３実施例（図６）と同様に半球部材７０を新たに設けた点である。その他の構成については、第１実施例と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。
【００６１】
第７実施例の圧力センサ１ｆは、筐体１０ｆの側面部１２ｆがベローズ状（蛇腹状）の特定部位１３を有する。筐体１０ｆが特定部位１３を有することで、筐体１０ｆの温度変化によって筐体１０ｆがセンサ素子２６よりも大きな範囲で膨張及び収縮を行った場合でも、膨張及び収縮により底面部１４のＺ軸方向への変位量を低減できる。よって、外部の圧力に拘わらず、底面部１４の膨張及び収縮により圧力検出素子２０に圧力（荷重）が加わる可能性を低減できる。すなわち、筐体１０ｆとセンサ素子２６との熱膨張差によって生じる圧力センサ１ｆの検出精度の低下を抑制できる。また、第７実施例の圧力センサ１ｆは、上記第１実施例と同様に、凸部３４を有することにより、圧力検出素子２０とガラス３６とが接触する可能性を低減しつつ、圧力センサ１ｅが径方向に大型化することを抑制できる。なお、第７実施例において、半球部材７０は省略しても良い。すなわち、底面部１４が直接に圧力検出素子２０に当接しても良い。また、半球部材７０に代えて、半球部材１６（図７）や、板状部材７１（図８）を設けても良い。また、筐体１０ｆは、図９（Ｂ）に示す所定範囲の線膨張係数にある金属部材（例えば、サンプルＮｏ．２〜Ｎｏ．６）を用いて形成しても良い。
【００６２】
Ｈ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、特許請求の範囲の独立項に記載した要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、本発明の上記実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６３】
Ｈ−１．第１〜第４変形例：
図１１は、第１〜第４変形例の台座３０ｍ１〜３０ｍ４について説明するための図である。図１１（Ａ）は、第１変形例の台座３０ｍ１を先端側から見た図と、Ａ−Ａ断面図である。図１１（Ｂ）は、第２変形例の台座３０ｍ２を先端側から見た図と、Ａ−Ａ断面図である。図１１（Ｃ）は、第３変形例の台座３０ｍ３を先端側から見た図と、Ａ−Ａ断面図である。図１１（Ｄ）は、第４変形例の台座３０ｍ４を先端側から見た図と、Ａ−Ａ断面図である。上記実施例の台座３０（例えば、図３）と第１〜第４変形例の台座３０ｍ１〜３０ｍ４との違いは、凸部３４，３４ｍ１〜３４ｍ４の形状である。
【００６４】
上記実施例では凸部３４は、先端面３４ｆａを円形とする円柱状の部材であったが（図３）、台座本体３２の対向面３２ｆａから突出し先端に圧力検出素子２０が設置される平面を有する限りにおいて凸部３４の形状は円柱状に限定されるものではない。例えば、凸部３４は、柱状であれば良い。
【００６５】
例えば、図１１（Ａ），１１（Ｂ）の凸部３４ｍ１，３４ｍ２に示すように、対向面３２ｆａと接する後端面３４ｆｂ１，３４ｆｂ２よりも、圧力検出素子２０が設置される先端面３４ｆａ１，３４ｆａ２の面積が大きくなる形状であっても良い。このようにしても、上記実施例と同様に、凸部３４ｍ１，３４ｍ２の先端面３４ｆａ１，３４ｆａ２に圧力検出素子２０が設置されることで、対向面３２ｆａに圧力検出素子２０が設置される場合に比べ、圧力検出素子２０が流出部分３６Ｗ（図３（Ｂ））に接触する可能性を低減できる。さらに、凸部３４ｍ１，３４ｍ２は、先端面３４ｆａ１，３４ｆａ２を上記実施例の凸部３４の先端面３４ｆａと同様の面積を有しつつ、後端面３４ｆｂ１，３４ｆｂ２の面積を凸部３４の後端面よりも小さくできる。これにより、圧力検出素子２０を先端面３４ｆａ１、３４ｆａ２に安定して設置しつつ、圧力センサの小型化をさらに図ることができる。
【００６６】
また、例えば、図１１（Ｃ），１１（Ｄ）に示すように、凸部３４ｍ３，３４ｍ４は多角形を先端面３４ｆａ３，３４ｆａ４及び後端面３４ｆｂ３，３４ｆｂ４とする角柱形状でも良い。このようにしても、上記実施例と同様に、圧力検出素子２０と流出部分３６Ｗ（図３（Ｂ））に接触する可能性を低減しつつ、圧力センサが径方向に大型化することを抑制できる。
【００６７】
Ｈ−２．第５変形例：
上記実施例の圧力センサ１〜１ｆは、対向面３２ｆａを基準とした場合に、台座３０の凸部３４の高さＴｂは、ガラス３６のうち貫通孔４０からはみ出した流出部分３６Ｗの高さＴａよりも大きい関係を有していた（図３）。しかしながら、凸部３４が貫通孔４０の先端側開口４０Ｗが形成された対向面３２ｆａから先端側に突出する形状であれば、高さＴｂが高さＴａよりも大きい関係を有さなくても良い。このようにしても、凸部３４の先端面に圧力検出素子２０が設置されることで、対向面３２ｆａに圧力検出素子２０が設置される場合に比べ、圧力検出素子２０が流出部分３６Ｗに接触する可能性を低減できる。また対向面３２ｆａに圧力検出素子２０を設置する場合に比べ、圧力検出素子２０が流出部分３６Ｗに接触することを防止するために、圧力検出素子２０が設置される領域と、貫通孔４０との間隔を十分にあける必要が無い。よって、圧力センサ１〜１ｆが大型化することを抑制できる。
【００６８】
Ｈ−３．第６変形例：
上記実施例では、圧力検出素子２０と凸部３４とを対向面３２ｆａに垂直投影した場合に、凸部３４は圧力検出素子２０の輪郭２０Ｗの内側に位置していたが（図４）、これに限定されるものではない。例えば、圧力検出素子２０と凸部３４とを対向面３２ｆａに垂直投影した場合に、凸部３４の一部が圧力検出素子２０の輪郭２０Ｗの外側に位置していても良い。このようにしても、上記実施例と同様に、凸部３４を有さない場合に比べ、圧力検出素子２０が流出部分３６Ｗ（図３（Ｂ））に接触する可能性を低減しつつ、圧力センサが径方向に大型化することを抑制できる。
【００６９】
Ｈ−４．第７変形例：
上記実施例では、凸部３４と台座本体３２とは一体であったが、凸部３４と台座本体３２とは別体であっても良い。このようにしても、上記実施例と同様に凸部３４を有さない場合に比べ、圧力検出素子２０が流出部分３６Ｗ（図３（Ｂ））に接触する可能性を低減しつつ、圧力センサが径方向に大型化することを抑制できる。
【００７０】
Ｈ−５．第８変形例：
上記実施例では、圧力センサ１〜１ｆは内燃機関の燃焼圧を検出するために用いられていたが、これに限定されるものではなく、空圧計や水圧計等の各種圧力センサに用いることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１〜１ｆ…圧力センサ
１０〜１０ｆ…筐体
１２…側面部
１２ｆ…側面部
１３…特定部位
１４，１４ｅ…底面部
１６…半球部材
１７ａ…突起部
１８…平面
１９…頂部
２０…圧力検出素子
２０Ｗ…輪郭
２０Ｃａ…外形内接円
２２…支持部材
２６…センサ素子
２８…押圧部材
３０，３０ｍ１，３０ｍ２，３０ｍ３，３０ｍ４…台座
３２…台座本体
３２ｆａ…対向面
３４，３４ｍ１，３４ｍ２，３４ｍ３，３４ｍ４…凸部
３４ｆａ…先端面
３６…ガラス
３６Ｗ…流出部分
４０…貫通孔
４０Ｗ…先端側開口
５０…接続ピン
６０…ボンディングワイヤ
６５…ロッド
７０…半球部材
７１…板状部材
７２…平面
７３…頂部
９０…内部円
【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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【図１０】
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【図１１】
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