(57)【要約】【課題】圧電素子を挟む電極同士のショートを防止し、かつ、圧電素子の割れを防止することができる圧力センサを提供する。【解決手段】圧電素子２１０の第１受圧面２１１及び第２受圧面２１２は、全体が球面である。第１電極２４０の第１接触面２４１は、圧電素子２１０の第１受圧面２１１に対応して隙間無く接触するように形成された球面である。第２電極２５０の第２接触面２５１は、圧電素子２１０の第２受圧面２１２に対応して隙間無く接触するように形成された球面である。第１電極２４０から圧電素子２１０に伝わる荷重の荷重印加方向に対して垂直な方向において、第１電極２４０の外径サイズをＡとし、第２電極２５０の外径サイズをＢとし、圧電素子２１０の外径サイズをＣと定義する。そして、圧電素子２１０、第１電極２４０、及び第２電極２５０は、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係を満たすようにそれぞれ形成されている。【選択図】図１
2016218012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空筒状のケース（２３０）と、
前記ケース（２３０）に収容され、第１受圧面（２１１）と、前記第１受圧面（２１１）とは反対側の第２受圧面（２１２）と、を有し、前記第１受圧面（２１１）と前記第２受圧面（２１２）との間に印加される荷重に基づいて発生する電荷を出力する圧電素子（２１０）と、
前記ケース（２３０）と同電位とされ、前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）に接触する第１接触面（２４１）を有し、前記荷重を前記圧電素子（２１０）に伝える第１電極（２４０）と、
前記ケース（２３０）の内壁面（２３４）から離間するように前記ケース（２３０）に収容され、前記圧電素子（２１０）の前記第２受圧面（２１２）に接触する第２接触面（２５１）を有し、前記圧電素子（２１０）に発生した電荷に対応した電気信号を出力する第２電極（２５０）と、
を備え、
前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）及び前記第２受圧面（２１２）は、全体が球面であり、
前記第１電極（２４０）の前記第１接触面（２４１）は、前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）に対応して隙間無く接触するように形成された球面であり、
前記第２電極（２５０）の前記第２接触面（２５１）は、前記圧電素子（２１０）の前記第２受圧面（２１２）に対応して隙間無く接触するように形成された球面であり、
前記第１電極（２４０）から前記圧電素子（２１０）に伝わる前記荷重の荷重印加方向に対して垂直な方向において、前記第１電極（２４０）の外径サイズをＡとし、前記第２電極（２５０）の外径サイズをＢとし、前記圧電素子（２１０）の外径サイズをＣとすると、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係を満たすように前記圧電素子（２１０）、前記第１電極（２４０）、及び前記第２電極（２５０）が形成されていることを特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】
前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）及び前記第２受圧面（２１２）は、全体が外側に凸の球面であり、
前記第１電極（２４０）の前記第１接触面（２４１）は、前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）に対応して内側に凹の球面であり、
前記第２電極（２５０）の前記第２接触面（２５１）は、前記圧電素子（２１０）の前記第２受圧面（２１２）に対応して内側に凹の球面であ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】
前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）は、全体が外側に凸の球面であり、
前記圧電素子（２１０）の前記第２受圧面（２１２）は、全体が内側に凹の球面であり、
前記第１電極（２４０）の前記第１接触面（２４１）は、前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）に対応して内側に凹の球面であり、
前記第２電極（２５０）の前記第２接触面（２５１）は、前記圧電素子（２１０）の前記第２受圧面（２１２）に対応して外側に凸の球面であ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】
前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）は、全体が内側に凹の球面であり、
前記圧電素子（２１０）の前記第２受圧面（２１２）は、全体が外側に凸の球面であり、
前記第１電極（２４０）の前記第１接触面（２４１）は、前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）に対応して外側に凸の球面であり、
前記第２電極（２５０）の前記第２接触面（２５１）は、前記圧電素子（２１０）の前記第２受圧面（２１２）に対応して内側に凹の球面であ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】
前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）及び前記第２受圧面（２１２）は、全体が内側に凹の球面であり、
前記第１電極（２４０）の前記第１接触面（２４１）は、前記圧電素子（２１０）の前記第１受圧面（２１１）に対応して外側に凸の球面であり、
前記第２電極（２５０）の前記第２接触面（２５１）は、前記圧電素子（２１０）の前記第２受圧面（２１２）に対応して外側に凸の球面であ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】
前記ケース（２３０）は、底部（２３３）を有する有底筒状であり、前記底部（２３３）側から前記第１電極（２４０）、前記圧電素子（２１０）、及び前記第２電極（２５０）の順にこれらを収容していることを特徴とする請求項１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】
前記第１電極（２４０）は、前記ケース（２３０）に一体化されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子に掛かる荷重に基づいて圧力を検出する圧力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧力媒体の荷重が圧電素子に印加されることで圧力媒体の圧力を検出するように構成された圧力センサが、例えば特許文献１で提案されている。圧電素子は、主面とこの主面とは反対側の主面との両面が外側に凸の球面として形成されている。また、各主面上には電極がそれぞれ形成されている。
【０００３】
さらに、圧電素子は、電極としても機能する台座によって挟まれている。そして、各台座は、圧電素子に対する荷重印加方向に対して垂直な方向におけるサイズが圧電素子と同じサイズになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９７１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上述の圧電素子及び各台座は中空筒状のケースに収容され、一方の台座がケースと同電位とされる。もしくは、一方の台座がケースの一部すなわち有底筒状のケースの底部として構成されることで圧電素子及び他方の台座がケースに収容される。この組み付け時に他方の台座はケースに接触しないようにケースに収容される。これにより、一方の台座から圧電素子に荷重が伝わると、圧電素子の各主面の間に加わる荷重によって圧電素子に電荷が生じる。したがって、この電荷を各台座で集めることで荷重を測定することが可能になっている。
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、ケースに対する圧電素子及び他方の台座の組み付け時に軸ずれが発生した場合、他方の台座がケースの内壁面に接触してしまう可能性がある。これにより、台座同士がショートしてしまい、圧電素子の特性が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
また、圧電素子に対する荷重印加方向に対して垂直な方向における圧電素子と各台座のサイズが同じになっているので、圧電素子と各台座との軸ずれによって台座が圧電素子の主面の一部を押さえつける可能性がある。このため、圧電素子に局所応力が掛かってしまい、圧電素子が割れてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑み、圧電素子を挟む電極同士のショートを防止し、かつ、圧電素子の割れを防止することができる圧力センサ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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、中空筒状のケース（２３０）を備えている。また、ケース（２３０）に収容され、第１受圧面（２１１）と、第１受圧面（２１１）とは反対側の第２受圧面（２１２）と、を有し、第１受圧面（２１１）と第２受圧面（２１２）との間に印加される荷重に基づいて発生する電荷を出力する圧電素子（２１０）を備えている。
【００１０】
また、ケース（２３０）と同電位とされ、圧電素子（２１０）の第１受圧面（２１１）に接触する第１接触面（２４１）を有し、荷重を圧電素子（２１０）に伝える第１電極（２４０）を備えている。さらに、ケース（２３０）の内壁面（２３４）から離間するようにケース（２３０）に収容され、圧電素子（２１０）の第２受圧面（２１２）に接触する第２接触面（２５１）を有し、圧電素子（２１０）に発生した電荷に対応した電気信号を出力する第２電極（２５０）を備えている。
【００１１】
そして、圧電素子（２１０）の第１受圧面（２１１）及び第２受圧面（２１２）は、全体が球面である。第１電極（２４０）の第１接触面（２４１）は、圧電素子（２１０）の第１受圧面（２１１）に対応して隙間無く接触するように形成された球面である。第２電極（２５０）の第２接触面（２５１）は、圧電素子（２１０）の第２受圧面（２１２）に対応して隙間無く接触するように形成された球面である。
【００１２】
さらに、第１電極（２４０）から圧電素子（２１０）に伝わる荷重の荷重印加方向に対して垂直な方向において、第１電極（２４０）の外径サイズをＡとし、第２電極（２５０）の外径サイズをＢとし、圧電素子（２１０）の外径サイズをＣとすると、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係を満たすように圧電素子（２１０）、第１電極（２４０）、及び第２電極（２５０）が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
これによると、第２電極（２５０）は第１電極（２４０）よりも外径サイズが小さいので、第２電極（２５０）がケース（２３０）の中で軸ずれを起こしたとしても、ケース（２３０）の内壁面（２３４）まで届かない。このため、第１電極（２４０）と第２電極（２５０）とが電気的に接続されない。したがって、圧電素子（２１０）を挟む第１電極（２４０）と第２電極（２５０）とのショートを防止することができる。
【００１４】
また、圧電素子（２１０）のサイズは各電極（２４０、２５０）よりも小さいので、各電極（２４０、２５０）の各接触面（２４１、２５１）の全体が圧電素子（２１０）の各受圧面（２１１、２１２）の全体に接触し続ける。このため、圧電素子（２１０）の各受圧面（２１１、２１２）に局所的な応力が印加されることがない。したがって、圧電素子（２１０）の割れを防止することができる。
【００１５】
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】
【００１６】
【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】図１に示された圧電素子、第１電極、及び第２電極の拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る圧電素子、第１電極、及び第２電極の拡大断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る圧電素子、第１電極、及び第２電極の拡大断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る圧電素子、第１電極、及び第２電極の拡大断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る圧力検出装置の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（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、圧力検出装置は、ハウジング１００、予荷重保持部２００、ダイヤフラム３００、及び伝達部４００を備えて構成されている。
【００１９】
ハウジング１００は、圧力検出装置の外観の一部をなす中空筒状の部品である。ハウジング１００は、予荷重保持部２００の一部及び伝達部４００を収容している。また、ハウジング１００は側壁に形成された図示しないネジ部を有しており、このネジ部を介してエンジンブロックにネジ止めされる。ハウジング１００は例えば金属材料で形成されている。
【００２０】
予荷重保持部２００は、ダイヤフラム３００から分離された部品であると共に、ダイヤフラム３００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。つまり、予荷重保持部２００は燃焼圧を検出するためのセンシング部として構成されている。このような予荷重保持部２００は、圧電素子２１０及び予荷重印加部２２０を有している。
【００２１】
圧電素子２１０は、印加される荷重に基づいて電荷を発生させる荷重検出素子である。圧電素子２１０は、第１受圧面２１１と、第１受圧面２１１とは反対側の第２受圧面２１２と、を有している。そして、圧電素子２１０は、第１受圧面２１１と第２受圧面２１２との間に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。圧電素子２１０は、例えば圧電体で構成されている。したがって、圧電素子２１０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。
【００２２】
予荷重印加部２２０は、圧電素子２１０を挟み込むと共に圧電素子２１０に所定の予荷重を印加する構造を有する。具体的に、予荷重印加部２２０は、ケース２３０、第１電極２４０、第２電極２５０、絶縁リング２６０、支持部材２７０、及びＯリング２８０を有している。
【００２３】
ケース２３０は、中空部２３１を有する有底筒状の部品であり、筒部２３２及び底部２３３を有して構成されている。筒部２３２は中空筒状の部分であり、筒部２３２の中空部分がケース２３０の中空部２３１に対応している。ケース２３０は、当該ケース２３０の内壁面２３４に圧電素子２１０が接触しないように、底部２３３側から第１電極２４０、圧電素子２１０、及び第２電極２５０の順にこれらを収容している。
【００２４】
第１電極２４０は、ケース２３０の中空部２３１の底面２３５に接するように中空部２３１に収容された板状の部品である。したがって、第１電極２４０はケース２３０と同電位とされる。また、第１電極２４０は、圧電素子２１０の第１受圧面２１１に接触する第１接触面２４１を有し、この第１接触面２４１を介して圧電素子２１０に荷重を圧電素子２１０に伝える。第１電極２４０は圧電素子２１０の一方の電極として機能する。
【００２５】
第２電極２５０は、ケース２３０の内壁面２３４から離間するようにケース２３０の中空部２３１に収容された部品である。第２電極２５０は、圧電素子２１０の他方の電極として機能する。第２電極２５０は、圧電素子２１０の第２受圧面２１２に接触する第２接触面２５１を有しており、圧電素子２１０の第２受圧面２１２に当接している。これにより、第２電極２５０は第１電極２４０と共に圧電素子２１０を挟んでいる。
【００２６】
また、第２電極２５０は、圧電素子２１０に発生した電荷に対応した電気信号を出力する。このため、第２電極２５０は、圧電素子２１０とは反対側に突出すると共に圧電素子２１０の検出信号を出力するための棒状の突出部２５２を有している。突出部２５２は、いわゆるターミナルである。
【００２７】
絶縁リング２６０は、ケース２３０に収容されていると共に、第２電極２５０と支持部材２７０とを絶縁するためのリング状の部品である。絶縁リング２６０は、第２電極２５０のうち圧電素子２１０側とは反対側に当接している。絶縁リング２６０は、例えばアルミナ等のセラミックスで形成されている。絶縁リング２６０の中空部分には第２電極２５０の突出部２５２が通されている。
【００２８】
支持部材２７０は、圧電素子２１０に予荷重を与えるための部品であり、絶縁リング２６０のうち第２電極２５０とは反対側に当接している。支持部材２７０はケース２３０の中空部分に挿入される部分とケース２３０の外径よりも太い部分とで構成された凸形状をなしている。そして、支持部材２７０は、径が小さい部分がケース２３０の開口部２３６に差し込まれている。
【００２９】
また、支持部材２７０は、絶縁リング２６０、第２電極２５０、及び圧電素子２１０を第１電極２４０側、すなわちケース２３０の底部２３３側に押し込んだ状態でケース２３０の開口部２３６に溶接固定されている。これにより、支持部材２７０は、各電極２４０、２５０と圧電素子２１０とを互いに圧接させると共に、圧電素子２１０に予荷重を印加している。
【００３０】
このように圧電素子２１０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２２０に負圧が作用しても圧電素子２１０が各電極２４０、２５０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圧電素子２１０が浮き上がってケース２３０の内壁面や各電極２４０、２５０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。
【００３１】
さらに、支持部材２７０は、圧電素子２１０、第２電極２５０、及び絶縁リング２６０の積層方向に沿って設けられた貫通孔２７１を有している。貫通孔２７１は、第２電極２５０の突出部２５２よりも径が大きいと共に、突出部２５２の先端部２５３が伝達部４００側に露出するように突出部２５２が通される部分である。言い換えると、第２電極２５０の突出部２５２は、絶縁リング２６０の中空部分及び支持部材２７０の貫通孔２７１の連通長さよりも長く形成されている。貫通孔２７１の壁面２７２は第２電極２５０の突出部２５２から離間している。
【００３２】
ここで、予荷重印加部２２０のうち、ケース２３０、各電極２４０、２５０、及び支持部材２７０は、例えば同じ金属材料で形成されている。圧力検出装置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２２０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、ケース２３０、各電極２４０、２５０、及び支持部材２７０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。
【００３３】
Ｏリング２８０は、第２電極２５０の突出部２５２を支持部材２７０に固定するための部品である。具体的には、Ｏリング２８０は、貫通孔２７１に配置されて支持部材２７０と突出部２５２とに挟まれることにより、突出部２５２を貫通孔２７１の壁面２７２から離間させて支持部材２７０に固定する。
【００３４】
本実施形態では、貫通孔２７１のうち絶縁リング２６０とは反対側の入口部分の径が他の部分よりも大きく形成されたことにより溝部２７３が構成されており、Ｏリング２８０はこの溝部２７３に嵌め込まれている。なお、Ｏリング２８０はゴム等の樹脂材料で形成されている。Ｏリング２８０は樹脂以外の絶縁材料で形成されていても良い。また、Ｏリング２８０や貫通孔２７１の径のサイズに応じて貫通孔２７１に溝部２７３が設けられていなくても良い。
【００３５】
ダイヤフラム３００は、燃焼室に配置されて燃焼圧に基づく荷重を予荷重印加部２２０に伝達する有底筒状の部品である。ダイヤフラム３００は、筒部分に相当する胴体部３１０と、底部分に相当する受圧部３２０と、を有して構成されている。
【００３６】
胴体部３１０は、予荷重保持部２００を収容する中空筒状の部分である。受圧部３２０は、燃焼圧に基づく荷重を受ける部分である。胴体部３１０は、受圧部３２０の一部が予荷重印加部２２０のケース２３０の底部２３３に接触するように予荷重保持部２００を収容している。また、胴体部３１０の開口部分が支持部材２７０に溶接固定されている。これにより、受圧部３２０で受けた荷重がケース２３０を介して第１電極２４０に伝達される。
【００３７】
さらに、胴体部３１０は外壁面３１１に設けられた突起部３１２を有している。そして、胴体部３１０は、開口側すなわち受圧部３２０とは反対側がハウジング１００に収容された状態で、突起部３１２がハウジング１００の開口端に溶接固定されている。
【００３８】
伝達部４００は、第２電極２５０すなわち突出部２５２の先端部２５３から出力された検出信号を図示しない信号処理部に伝達するための部品である。伝達部４００は、スプリングピン４１０、コイルスプリング４２０、及び押圧部４３０を有している。
【００３９】
スプリングピン４１０は、コイルスプリング４２０の一端部４２１を支持する板状の部品である。スプリングピン４１０は、第２電極２５０の突出部２５２の先端部２５３が差し込まれる穴部４１１を有している。スプリングピン４１０は、金属等の導電性の材料で構成されている。そして、スプリングピン４１０は、コイルスプリング４２０の一端部４２１によって突出部２５２の先端部２５３に押さえ付けられ、突出部２５２から出力される検出信号をコイルスプリング４２０に伝達する。
【００４０】
コイルスプリング４２０は、金属線が螺旋状に巻かれたことにより構成された部品である。コイルスプリング４２０は、支持部材２７０の貫通孔２７１よりも大きい径で形成されている。ここで、コイルスプリング４２０の径とは内径を指す。これによると、コイルスプリング４２０の径方向のサイズが第２電極２５０の突出部２５２よりも大きいので、コイルスプリング４２０の芯出しがしやすい。また、コイルスプリング４２０を構成する金属線を太くすることができる。このため、スプリングピン４１０に対するコイルスプリング４２０の取り付けが容易な構成とすることができる。
【００４１】
なお、コイルスプリング４２０がスプリングピン４１０から離れてしまうことを防止するため、コイルスプリング４２０はバネ荷重が慣性力よりも大きくなるように形成されていることが好ましい。
【００４２】
押圧部４３０は、コイルスプリング４２０の他端部をコイルスプリング４２０の一端部４２１側に押し込むと共に、スプリングピン４１０から出力される検出信号を信号処理部に伝達するための部品である。このため、押圧部４３０はコイルスプリング４２０のうちスプリングピン４１０とは反対側に位置している。押圧部４３０はＯリング４３１によってハウジング１００内に固定されている。
【００４３】
信号処理部は、検出信号に対する信号処理を行うものである。信号処理部はハウジング１００のうちダイヤフラム３００が接合された開口側とは反対側に設けられている。また、信号処理部は、コイルスプリング４２０に電気的に接続された回路基板等を有して構成されている。回路基板にはＩＣチップ等が実装されている。さらに、信号処理部は図示しないコネクタ部に設けられたターミナルに電気的に接続されている。これにより、信号処理部が外部装置と電気的なやりとりができるようになっている。
【００４４】
以上が、本実施形態に係る圧力検出装置の全体構成である。圧力検出装置のハウジング１００がエンジンブロックに固定されると、ハウジング１００、ダイヤフラム３００、第１電極２４０、ケース２３０、及び支持部材２７０が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。
【００４５】
上記の圧力検出装置において、燃焼圧は次のように検出される。まず、燃焼室で発生した衝撃がダイヤフラム３００の受圧部３２０に印加される。そして、受圧部３２０が受けた衝撃が第１電極２４０を介して圧電素子２１０に伝わる。圧電素子２１０は第１電極２４０から受けた荷重の大きさに応じて電荷を発生させる。これにより、第１電極２４０と第２電極２５０との間の電圧が変化する。したがって、燃焼圧に応じた検出信号が突出部２５２から出力され、スプリングピン４１０及びコイルスプリング４２０を介して信号処理部に入力され、当該信号処理部で信号処理されて外部装置に出力される。
【００４６】
次に、圧電素子２１０の各受圧面２１１、２１２、第１電極２４０の第１接触面２４１、及び第２電極の第２接触面２５１の具体的な構成について説明する。
【００４７】
図２に示されるように、圧電素子２１０の各受圧面２１１、２１２は、全体が球面に形成されている。また、各受圧面２１１、２１２は、全体が外側に凸の球面である。つまり、第１受圧面２１１は第１電極２４０側に突出し、第２受圧面２１２は第２電極２５０側に突出している。各球面は、同じ半径で形成されていても良いし、異なる半径で形成されていても良い。
【００４８】
一方、第１電極２４０の第１接触面２４１は、圧電素子２１０の第１受圧面２１１に対応して隙間無く接触するように形成された球面である。そして、第１接触面２４１は、圧電素子２１０の第１受圧面２１１に対応して内側に凹の球面である。
【００４９】
他方、第２電極２５０の第２接触面２５１は、圧電素子２１０の第２受圧面２１２に対応して隙間無く接触するように形成された球面である。そして、第２接触面２５１は、圧電素子２１０の第２受圧面２１２に対応して内側に凹の球面である。
【００５０】
さらに、第１電極２４０から圧電素子２１０に伝わる荷重の荷重印加方向に対して垂直な方向において、第１電極２４０の外径サイズをＡとし、第２電極２５０の外径サイズをＢとし、圧電素子２１０の外径サイズをＣと定義する。このような定義のもと、圧電素子２１０、第１電極２４０、及び第２電極２５０は、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係を満たすようにそれぞれ形成されている。
【００５１】
なお、「外径サイズ」は、圧電素子２１０及び各電極２４０、２５０が円柱状であれば径方向の最大サイズであり、各電極２４０、２５０が柱状であれば荷重の荷重印加方向に対して垂直な方向の最大サイズに対応する。
【００５２】
このように外径サイズが規定されることで、第２電極２５０は第１電極２４０よりも外径サイズが小さくなる。このため、第２電極２５０がケース２３０の中で軸ずれを起こしたとしても、第２電極２５０がケース２３０の内壁面２３４まで届かないようにすることができる。つまり、第１電極２４０と第２電極２５０とが電気的に接続されないので、第１電極２４０と第２電極２５０とのショートを防止することができる。
【００５３】
また、上記のように外径サイズが規定されることで、圧電素子２１０のサイズが各電極２４０、２５０よりも小さくなる。このため、各電極２４０、２５０の各接触面２４１、２５１の全体が圧電素子２１０の各受圧面２１１、２１２の全体に接触し続ける。つまり、圧電素子２１０の各受圧面２１１、２１２が各接触面２４１、２５１の範囲に接触しているので、各電極２４０、２５０の各接触面２４１、２５１から圧電素子２１０に各受圧面２１１、２１２に掛かる応力が分散されると共に、圧電素子２１０の各受圧面２１１、２１２に対して局所的な応力が印加されないようにすることができる。したがって、圧電素子２１０が割れることを防止することができる。
【００５４】
（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３に示されるように、圧電素子２１０の第１受圧面２１１は全体が外側に凸の球面であり、第２受圧面２１２は、全体が内側に凹の球面である。
【００５５】
したがって、第１電極２４０の第１接触面２４１は、圧電素子２１０の第１受圧面２１１に対応して内側に凹の球面である。また、第２電極２５０の第２接触面２５１は、圧電素子２１０の第２受圧面２１２に対応して外側に凸の球面である。このように、各受圧面２１１、２１２及び各接触面２４１、２５１が形成されていても良い。
【００５６】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２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、圧電素子２１０の第１受圧面２１１は全体が内側に凹の球面であり、第２受圧面２１２は全体が外側に凸の球面である。
【００５７】
したがって、第１電極２４０の第１接触面２４１は、圧電素子２１０の第１受圧面２１１に対応して外側に凸の球面である。また、第２電極２５０の第２接触面２５１は、圧電素子２１０の第２受圧面２１２に対応して内側に凹の球面である。このように、各受圧面２１１、２１２及び各接触面２４１、２５１が形成されていても良い。
【００５８】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３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、圧電素子２１０の第１受圧面２１１及び第２受圧面２１２は、全体が内側に凹の球面である。
【００５９】
したがって、第１電極２４０の第１接触面２４１は、圧電素子２１０の第１受圧面２１１に対応して外側に凸の球面である。また、第２電極２５０の第２接触面２５１は、圧電素子２１０の第２受圧面２１２に対応して外側に凸の球面である。このように、各受圧面２１１、２１２及び各接触面２４１、２５１が形成されていても良い。
【００６０】
（第５実施形態）
本実施形態では、上記各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、ケース２３０は、中空筒状の部品である。そして、ケース２３０の一方の開口部を塞ぐように、第１電極２４０がケース２３０に一体化されている。言い換えると、ケース２３０の底部２３３が第１電極２４０として機能する。したがって、ケース２３０は、中空部２３１に圧電素子２１０、第２電極２５０、及び絶縁リング２６０の順にこれらを収容している。
【００６１】
このように、ケース２３０に第１電極２４０が一体化されている場合、第１電極２４０の外径サイズＡは、第１電極２４０から圧電素子２１０に伝わる荷重の荷重印加方向に対して垂直な方向におけるケース２３０の内径に対応している。以上のように、ケース２３０と第１電極２４０とが分離されずに一つの部品として構成されていても良い。
【００６２】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された圧力検出装置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、圧力検出装置は車両のエンジン以外の燃焼室に適用されても良い。
【００６３】
また、第１電極２４０のうちの圧電素子２１０側の面は全体が球面の第１接触面２４１になっていても良いし、一部が球面の第１接触面２４１になっていても良い。第２電極２５０についても同様である。
【００６４】
さらに、第２電極２５０を圧電素子２１０に押し込むための絶縁リング２６０及び支持部材２７０の構成は上記に限られず、例えば絶縁リング２６０及び支持部材２７０が一体化されたものでも構わない。
【符号の説明】
【００６５】
２１０  圧電素子
２１１  第１受圧面
２１２  第２受圧面
２３０  ケース
２３４  内壁面
２４０  第１電極
２４１  第１接触面
２５０  第２電極
２５１  第２接触面
【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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