(57)【要約】【課題】メサ部の破損を抑制しつつ筒内圧の検出精度を高めることのできる筒内圧センサを提供する。【解決手段】筒内圧センサは、半導体基板１０と、半導体基板１０の外周面に形成されて変形に応じて抵抗値が変化する第１のメサ部１１と、第１のメサ部１１の頂面１４に固定された力伝達ブロック１８と、を備えている。第１のメサ部１１には力伝達ブロック１８を介して筒内圧が作用する。この筒内圧センサには、半導体基板１０の加工面１２における力伝達ブロック１８と対向する部分に、変形に応じて抵抗値が変化するとともに、高さｈ２が第１のメサ部１１の高さｈ１よりも低く力伝達ブロック１８が固定されていない第２のメサ部１３が更に設けられている。そして、筒内圧センサは、第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３が定電流回路に設けられ、定電流回路において各メサ部１１，１３の両端に生じている電圧に基づいて筒内圧に対応した信号を出力する。【選択図】図３
2017032490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の外周面に形成されたメサ型の突出部であり、変形に応じて抵抗値が変化するメサ部と、
前記メサ部の頂面に固定された力伝達ブロックと、を備え、
内燃機関の燃焼室内の圧力である筒内圧が前記力伝達ブロックを介して前記メサ部に作用する筒内圧センサであって、
前記力伝達ブロックが固定された前記メサ部を第１のメサ部とし、
前記半導体基板の外周面のうち、前記第１のメサ部が形成された面を加工面としたとき、
前記半導体基板の加工面における前記力伝達ブロックと対向する部分には、メサ型の突出部であり、変形に応じて抵抗値が変化するとともに、前記加工面に対して垂直な方向における寸法である高さが前記第１のメサ部の高さよりも低く前記力伝達ブロックが固定されていない第２のメサ部が更に設けられており、
前記第１のメサ部及び前記第２のメサ部が定電流回路に設けられ、
前記定電流回路において各メサ部の両端に生じている電圧に基づいて前記筒内圧に対応した信号を出力する筒内圧センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の筒内圧センサにおいて、
前記第１のメサ部及び前記第２のメサ部は前記定電流回路に並列に設けられ、
前記定電流回路において各メサ部が並列に接続された分岐回路の両端に生じている電圧に対応した信号を前記筒内圧に対応した信号として出力する
ことを特徴とする筒内圧センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の筒内圧センサにおいて、
前記第２のメサ部の剛性が前記第１のメサ部の剛性よりも低い
ことを特徴とする筒内圧センサ。
【請求項４】
前記第１のメサ部及び前記第２のメサ部は、前記加工面において所定方向に互いに平行に延びており、
前記第２のメサ部は、各メサ部の延びる方向及び高さ方向の双方と直交する方向における寸法である幅が、前記第１のメサ部の幅と比較して狭い
請求項１〜３のいずれか一項に記載の筒内圧センサ。
【請求項５】
前記第２のメサ部は、第１のメサ部を挟んで複数設けられている
請求項３または４に記載の筒内圧センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体基板にメサ型の突出部（メサ部）を形成し、このメサ部の頂面に力伝達ブロックを固定した筒内圧センサが開示されている。メサ部は、圧力が作用すると変形して抵抗値が変化する。そのため、半導体基板に形成された電極を通じてメサ部に定電流が流されている状態において、筒内圧が力伝達ブロックに作用すると、同力伝達ブロックを介してメサ部の頂面に力が作用し、メサ部が変形してメサ部の両端に生じている電圧が変化する。特許文献１に記載の筒内圧センサでは、この電圧の変化に基づいて筒内圧を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４‐１０８８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記筒内圧センサにおいて、筒内圧の検出感度を高めるためには、メサ部の剛性を低下させることにより、力伝達ブロックを介して作用する力に対してメサ部を変形しやすくする必要がある。こうした構成によれば、力伝達ブロックに作用する圧力が小さい場合であっても、メサ部が変形して同メサ部の両端に発生する電圧が変化するため、感度よく筒内圧を検出することができる。
【０００５】
しかしながら、異常燃焼時など筒内圧が高くなっているときには、力伝達ブロックを介して大きな力が作用するため、メサ部を変形しやすくした場合にはメサ部が潰された際の変形量が大きくなり、欠けたり、割れたりして破損してしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、メサ部の破損を抑制しつつ筒内圧の検出精度を高めることのできる筒内圧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】
上記課題を解決するための筒内圧センサは、半導体基板と、半導体基板の外周面に形成されたメサ型の突出部であり、変形に応じて抵抗値が変化するメサ部と、メサ部の頂面に固定された力伝達ブロックと、を備え、内燃機関の燃焼室内の圧力である筒内圧が力伝達ブロックを介してメサ部に作用する筒内圧センサであって、力伝達ブロックが固定されたメサ部を第１のメサ部とし、半導体基板の外周面のうち、第１のメサ部が形成された面を加工面としたとき、半導体基板の加工面における力伝達ブロックと対向する部分には、メサ型の突出部であり、変形に応じて抵抗値が変化するとともに、加工面に対して垂直な方向における寸法である高さが第１のメサ部の高さよりも低く力伝達ブロックが固定されていない第２のメサ部が更に設けられており、第１のメサ部及び第２のメサ部が定電流回路に設けられ、定電流回路において各メサ部の両端に生じている電圧に基づいて筒内圧に対応した信号を出力する。
【０００８】
力伝達ブロックに筒内圧が作用すると、第１のメサ部は変形してその頂面が下がる。上記構成によれば、第１のメサ部の頂面よりも頂面が低い第２のメサ部が半導体基板に設けられているため、力伝達ブロックに作用する筒内圧が高くなり、第１のメサ部が変形していくと、力伝達ブロックは第２のメサ部にも当接するようになる。そして、力伝達ブロックが第２のメサ部に当接すると、同力伝達ブロックを介して伝達される力は、第１のメサ部及び第２のメサ部に分散されるようになる。そのため、第２のメサ部が設けられていない場合と比較して第１のメサ部に作用する力を低下させることができ、第１のメサ部を変形しやすくして検出精度を高めた場合であっても、第１のメサ部が潰された際の変形量を抑えて破損してしまうことを抑制できる。
【０００９】
なお、筒内圧センサに第２のメサ部が設けられていない従来の構成では、メサ部に作用する筒内圧が高くなると、メサ部が潰されて力伝達ブロックが半導体基板のメサ部以外の部分に当接するようになる。このため、筒内圧が変化しても筒内圧センサから出力される信号に変化が生じにくくなり、筒内圧の検出精度が低下する。
【００１０】
この点、上記構成によれば、筒内圧が小さいときには力伝達ブロックが第１のメサ部にのみ当接して第１のメサ部を変形させるとともに、筒内圧が高くなると力伝達ブロックが第２のメサ部にも当接するようになり、第１のメサ部及び第２のメサ部を変形させる。そして、第１のメサ部及び第２のメサ部は、定電流回路に設けられているため、各メサ部の両端に生じている電圧は変形に応じて変化する。
【００１１】
したがって、上記構成によれば、力伝達ブロックを介して伝達される力を第２のメサ部にも分散させて第１のメサ部が潰されて破損してしまう程変形してしまうことを抑制しつつ、力伝達ブロックが半導体基板のメサ部以外の部分に当接して筒内圧の検出精度が低下してしまうことを抑制することができる。このため、メサ部の破損を抑制しつつ筒内圧の検出精度を高めることができる。
【００１２】
また、上記筒内圧センサでは、第１のメサ部及び第２のメサ部は、定電流回路に並列に設けられ、定電流回路において各メサ部が並列に接続された分岐回路の両端に生じている電圧に対応した信号を筒内圧に対応した信号として出力することが望ましい。
【００１３】
上記構成によれば、各メサ部が並列に接続された分岐回路を定電流回路に接続しているため、各メサ部の両端をそれぞれ定電流回路に接続する場合に比べて、定電流回路と接続するための端子の数を減少させることができる。このため、筒内圧センサの小型化を図ることができる。
【００１４】
また、上記筒内圧センサでは、第２のメサ部の剛性が第１のメサ部の剛性よりも低いことが望ましい。
力伝達ブロックが第２のメサ部に当接すると、同ブロックから伝達される力が第１のメサ部及び第２のメサ部に分散される。このため、第１のメサ部に比べて第２のメサ部が変形しにくい場合には、力伝達ブロックが第２のメサ部に当接するようになると、筒内圧がそれ以上高くなっても第１のメサ部及び第２のメサ部が変形しにくくなり、抵抗値に変化が生じにくくなる。
【００１５】
上記構成によれば、第２のメサ部が第１のメサ部よりも変形しやすいため、力伝達ブロックが第２のメサ部に当接して力が分散された場合であっても、第２のメサ部の剛性が第１のメサ部の剛性以上である場合と比較して第１のメサ部及び第２のメサ部の変形が阻害されにくくなり、抵抗値が変化しやすくなる。このため、力伝達ブロックが第２のメサ部に当接する筒内圧の高いときであっても、各メサ部の抵抗値が変化しやすくなり、筒内圧の検出精度を高めることができる。
【００１６】
また、上記筒内圧センサでは、第１のメサ部及び第２のメサ部は、加工面において所定方向に互いに平行に延びており、第２のメサ部は、各メサ部の延びる方向及び高さ方向の双方と直交する方向における寸法である幅が、第１のメサ部の幅と比較して狭いことが望ましい。
【００１７】
上記構成のように、第２のメサ部の幅を第１のメサ部の幅よりも狭くすることによって、第２のメサ部の剛性を第１のメサ部の剛性よりも低くすることができる。
また、上記筒内圧センサでは、第２のメサ部は、第１のメサ部を挟んで複数設けられていることが望ましい。
【００１８】
上述したように第２のメサ部の剛性を第１のメサ部の剛性よりも低くすると、第１のメサ部と第２のメサ部とに力伝達ブロックが当接した状態において、第１のメサ部の変形量に比して第２のメサ部の変形量が大きくなるため、第１のメサ部と平行に１つの第２のメサ部が設けられている場合には、力伝達ブロックが第２のメサ部側に傾くおそれがある。
【００１９】
これに対して、上記構成によれば、第１のメサ部を挟むようにして第２のメサ部が複数設けられている。このため、力伝達ブロックが変形したときに同ブロックが第１のメサ部を挟むように配設された第２のメサ部にそれぞれ当接して、第２のメサ部にそれぞれ力が作用するため、力伝達ブロックが傾きにくくなる。したがって、第１のメサ部の剛性よりも第２のメサ部の剛性を低くした場合であっても、力伝達ブロックの傾きを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態としての筒内圧センサの構成を示す断面図。
【図２】同筒内圧センサの半導体基板の構成を示す側面図。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図。
【図４】図２の４−４線に沿った断面図。
【図５】同実施形態の筒内圧センサの分岐回路の構成を模式的に示す電気回路図。
【図６】筒内圧センサの力伝達ブロックに作用する筒内圧が小さいときの半導体基板の状態を模式的に示す断面図。
【図７】筒内圧センサの力伝達ブロックが第２のメサ部に当接しているときの状態を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、筒内圧センサの一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示すように、筒内圧センサ１００には、円筒形状のインナーハウジング１０１と同インナーハウジング１０１が挿通されたアウターハウジング１０２とが設けられている。各ハウジング１０１，１０２の先端には、例えば金属からなるダイヤフラム１０３が固定されている。これにより、各ハウジング１０１，１０２の先端が塞がれている。ダイヤフラム１０３は、中心部が湾曲している。筒内圧センサ１００が燃焼室に設けられた状態では、ダイヤフラム１０３に燃焼室内の圧力である筒内圧が作用する。これにより、ダイヤフラム１０３の中心部は、図１の右方向に撓む。また、インナーハウジング１０１の内部にはシール部材１０４が固定されている。このため、筒内圧センサ１００の先端部には、ダイヤフラム１０３、インナーハウジング１０１、及びシール部材１０４によって区画された空間１０５が形成されている。この空間１０５には、シール部材１０４に固定された半導体基板１０と、同半導体基板１０に固定された力伝達ブロック１８と、力伝達ブロック１８及びダイヤフラム１０３の中心部を連結する半球状の連結部材１０６とが設けられている。したがって、ダイヤフラム１０３に作用した筒内圧は、連結部材１０６及び力伝達ブロック１８を介して半導体基板１０に作用する。なお、筒内圧センサ１００には、定電流源１０７を有し、一定の電流が流れるように制御された定電流回路１０８が設けられている。定電流回路１０８と半導体基板１０とは、リード線１０９を介して接続されている。
【００２２】
次に、半導体基板１０の構成について詳細に説明する。
図２に示すように、半導体基板１０は、シリコン等からなり、略直方体形状である。半導体基板１０の外周面には、メサ型の突出部であり、変形に応じて抵抗値が変化する第１のメサ部１１が形成されている。なお、以下では、半導体基板１０の外周面のうち第１のメサ部１１が形成された面を加工面１２とする。第１のメサ部１１は、加工面１２において図２の上下方向に延びている。また、加工面１２には、メサ型の突出部であり、変形に応じて抵抗値が変化する第２のメサ部１３が第１のメサ部１１を挟んで２つ設けられている。第２のメサ部１３は、加工面１２において図２の上下方向にそれぞれ延びている。これにより、第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３は、加工面１２において互いに平行に延びている。各メサ部１１，１３の延びる方向（図２における上下方向）における寸法を長さとすると、第１のメサ部１１の長さＬ１と第２のメサ部１３の長さＬ２とは略同一になっている。
【００２３】
また、図３に示すように、第２のメサ部１３は、加工面１２に対して垂直な方向（図３の上下方向）における寸法である高さｈ２が、第１のメサ部１１の高さｈ１よりも低い。すなわち、第１のメサ部１１の頂面１４よりも、第２のメサ部１３の頂面１５が低くなっている。また、第２のメサ部１３は、各メサ部１１，１３の延びる方向である長さ方向（図３における奥行き方向）及び高さ方向の双方と直交する方向（図３における左右方向）における寸法である幅ｗ２が、第１のメサ部１１の幅ｗ１と比較して狭い。これにより、第２のメサ部１３の剛性は、第１のメサ部１１の剛性よりも低くなっている。
【００２４】
これら第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３は、半導体基板１０の外周面を加工することによって形成されている。本実施形態では、半導体基板１０の製造過程においてエッチングを行うことにより、加工面１２に２つの溝１６を形成している。これにより、同加工面１２が凹凸形状になり、各溝１６の間に第１のメサ部１１が形成されている。また、各溝１６を形成する際に同溝１６の底面１７に突出部を形成することにより、各溝１６の底面１７に第２のメサ部１３が形成されている。なお、第２のメサ部１３は、各溝１６において図２の上端から下端まで連続して形成されている。このように、第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３は、半導体基板１０に一体に形成されている。なお、第１のメサ部１１を中心として、各溝１６及び各溝１６に形成された第２のメサ部１３は線対称になるように設けられている。
【００２５】
また、図２及び図３に示すように、第１のメサ部１１の頂面１４には、力伝達ブロック１８が例えば陽極接合によって固定されている。力伝達ブロック１８は、例えばガラスからなる。第１のメサ部１１の頂面１４は、凹凸形状の加工面１２の凸面１９と同一平面上に位置しているため、第１のメサ部１１の頂面１４に固定された力伝達ブロック１８は、加工面１２の凸面１９にも当接している。そして、力伝達ブロック１８はこの凸面１９にも固定されている。このため、加工面１２に設けられた各溝１６は、力伝達ブロック１８によって覆われた状態になっている。
【００２６】
なお、第２のメサ部１３は、加工面１２を構成する溝１６の底面１７に設けられており、この底面１７は力伝達ブロック１８と対向している。このため、第２のメサ部１３は、加工面１２における力伝達ブロック１８と対向する部分に設けられている。また、第２のメサ部１３は、頂面１５が第１のメサ部１１の頂面１４及び加工面１２の凸面１９よりも低く、力伝達ブロック１８に固定されていない。加工面１２には、力伝達ブロック１８を介して筒内圧が作用する。
【００２７】
また、図２に示すように、加工面１２には、各メサ部１１，１３の長さ方向における両端に１対の電極２０が設けられている。
図２に示すように、半導体基板１０には、ボロンやアルミニウムなどの３価のイオンが注入された導電層３０が形成されている。なお、半導体基板１０は、リンやヒ素などの５価のイオンが注入されたｎ型半導体であり、加工面１２の一部にボロンなどの３価のイオンを注入することによって、図４に示すように、同加工面１２の一部にｐ型半導体からなる導電層３０が形成されている。半導体基板１０における導電層３０と他の領域との境界部分では、ｎ型半導体の電子と導電層３０の正孔とが結びついて、電子や正孔がほとんど存在しない空乏層が形成されている。そして、一対の電極２０は導電層３０に接続されている。このため、各電極２０の間では、導電層３０を通じて電流が流れるようになっており、導電層３０を流れる電流は、半導体基板１０の同導電層３０以外の他の領域には流れない。
【００２８】
なお、導電層３０は、加工面１２における一対の電極２０の間の部分に形成されており、図２に示すように、この導電層３０に各メサ部１１，１３が設けられている。
また、図３に示すように、溝１６は、半導体基板１０の外周面に導電層３０を形成した後、同外周面を導電層３０よりも深い位置までエッチングすることによって形成されている。そのため、溝１６の底面１７は導電層３０には設けられていない一方で、溝１６の底面１７に凸設されたメサ部１３の一部（図３における上端部分）は、導電層３０によって構成されている。このため、各メサ部１１，１３は導電性を有し、各電極２０と第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３とは電気的に接続されている。
【００２９】
これにより、図５に示すように、半導体基板１０には、各メサ部１１，１３が並列に接続された分岐回路２１が形成されている。なお、上述したように、各メサ部１１，１３は変形により抵抗値が変化するため、可変抵抗器として機能する。各電極２０には、図１に示すように、定電流回路１０８に接続されたリード線１０９が連結されている。すなわち、各メサ部１１，１３が並列に接続された分岐回路２１は、定電流回路１０８に設けられている。分岐回路２１の両端に生じている電圧は、各メサ部１１，１３の合成抵抗の変化に応じて変化する。筒内圧センサ１００は、分岐回路２１の両端に生じている電圧、すなわち分岐回路２１の両端電圧に対応した信号を筒内圧に対応した信号として出力する。
【００３０】
次に、図６及び図７を参照して、本実施形態の筒内圧センサ１００の作用について説明する。
図６に矢印で示すように、力伝達ブロック１８に筒内圧が作用すると、力伝達ブロック１８によって加工面１２が押圧される。これにより、第１のメサ部１１が変形して頂面１４が下がる。そして、力伝達ブロック１８に作用する筒内圧が高くなり、第１のメサ部１１が変形していくと、図７に示すように、力伝達ブロック１８は第２のメサ部１３にも当接するようになる。そして、力伝達ブロック１８が第２のメサ部１３に当接すると、同力伝達ブロック１８を介して伝達される力は、第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３に分散されるようになる。そのため、第２のメサ部１３が設けられておらず、第１のメサ部１１のみに力が伝達される従来の構成と比較して第１のメサ部１１に作用する力が低下する。これにより、第１のメサ部１１を変形しやすくして筒内圧の検出精度を高めた場合であっても、第１のメサ部１１が潰された際の変形量が抑えられて破損してしまうことが抑制される。
【００３１】
なお、図６及び図７に示すように、力伝達ブロック１８は、第１のメサ部１１の頂面１４及び加工面１２の凸面１９によって支えられているが、各溝１６を覆っている部分では支えられていないため、筒内圧を受けるとこの部分が溝１６内に押し出されるように歪む。第２のメサ部１３が設けられていない従来の構成では、１つのメサ部のみで力伝達ブロック１８を支えているため、同メサ部に作用する筒内圧が高くなりメサ部が潰されたときに、力伝達ブロック１８が溝１６の底面１７に接近してその歪んだ部分が底面１７、すなわち半導体基板１０のメサ部以外の部分に当接するようになる。このため、筒内圧が変化しても筒内圧のすべてをメサ部に作用させることができず、メサ部の変形が生じ難くなる。その結果、筒内圧センサから出力される信号に変化が生じにくくなり、筒内圧の検出精度が低下する。
【００３２】
この点、本実施形態では、上述したように、筒内圧が小さいときには力伝達ブロック１８が第１のメサ部１１にのみ当接する一方、筒内圧が高くなると力伝達ブロック１８が第２のメサ部１３にも当接するようになる。これにより、力伝達ブロック１８を介して伝達される力が第２のメサ部１３にも分散し第１のメサ部１１が潰されて割れてしまう程変形してしまうことが抑えられるため、第１のメサ部１１の破損が抑制される。また、筒内圧が高いときに第２のメサ部１３によって力伝達ブロック１８が支えられるため、力伝達ブロック１８の変形が抑えられるとともに、力伝達ブロック１８を溝１６の底面１７から離間した位置に維持しやすくなる。したがって、力伝達ブロック１８が半導体基板１０のメサ部１１，１３以外の部分に当接することが抑制される。
【００３３】
また、第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３は、定電流回路１０８の分岐回路２１に並列に設けられている。このため、各メサ部１１，１３の両端をそれぞれ定電流回路に接続する場合に比べて、定電流回路と接続するための端子の数が減少する。
【００３４】
また、第１のメサ部１１の剛性に比べて第２のメサ部１３の剛性が高く第１のメサ部１１よりも第２のメサ部１３が変形しにくい場合には、力伝達ブロック１８が第２のメサ部１３に当接するようになると、筒内圧がそれ以上高くなっても第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３が変形しにくくなり、抵抗値に変化が生じにくくなる。
【００３５】
この点、本実施形態では、第２のメサ部１３の幅ｗ２を第１のメサ部１１の幅ｗ１よりも狭くすることによって、第２のメサ部１３の剛性が第１のメサ部１１の剛性よりも低くなっているため、第２のメサ部１３が第１のメサ部１１よりも変形しやすい。このため、力伝達ブロック１８が第２のメサ部１３に当接して力が分散された場合であっても、第２のメサ部１３の剛性が第１のメサ部１１の剛性以上である場合と比較して、第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３の変形が阻害されにくい。このため、力伝達ブロック１８が第２のメサ部１３に当接して力が分散された場合であっても、抵抗値が変化しやすくなる。これにより、力伝達ブロック１８が第２のメサ部１３に当接する筒内圧の高いときであっても、各メサ部１１，１３の抵抗値が変化しやすくなる。
【００３６】
また、第２のメサ部１３の剛性を第１のメサ部１１の剛性よりも低くすると、第１のメサ部と第２のメサ部とに力伝達ブロックが当接した状態において、第１のメサ部１１の変形量に比して第２のメサ部１３の変形量が大きくなる。このため、第１のメサ部１１と平行に１つの第２のメサ部１３が設けられている場合には、力伝達ブロック１８が第２のメサ部１３側に傾くおそれがある。
【００３７】
これに対して、本実施形態では、第１のメサ部１１を挟むようにして第２のメサ部１３が２つ設けられている。このため、図７に示すように、力伝達ブロック１８が変形したときに同ブロック１８が第１のメサ部１１を挟むように配設された第２のメサ部１３の双方に当接して、第２のメサ部１３の双方に力が作用する。そのため、力伝達ブロック１８が傾きにくくなる。
【００３８】
以上説明した一実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）力伝達ブロック１８に作用する筒内圧が高くなったときに力伝達ブロック１８を第２のメサ部１３にも当接させて、同力伝達ブロック１８を介して伝達される力を、第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３に分散させることができる。そのため、第２のメサ部１３が設けられていない場合と比較して第１のメサ部１１に作用する力を低下させることができ、第１のメサ部１１を変形しやすくして検出精度を高めた場合であっても、第１のメサ部１１が潰された際の変形量を抑えて破損してしまうことを抑制できる。また、筒内圧が小さいときには第１のメサ部１１が変形するとともに、筒内圧が高くなると第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３が変形するため、各メサ部１１，１３の抵抗値を変化させて、高圧力下においても筒内圧に対応した信号を出力することができる。したがって、第１のメサ部１１の破損を抑制しつつ筒内圧の検出精度を高めることができる。
【００３９】
（２）第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３を、定電流回路に並列に設け、定電流回路において各メサ部１１，１３が並列に接続された分岐回路の両端に生じている電圧に対応した信号を筒内圧に対応した信号として出力するようにした。このため、各メサ部１１，１３の両端をそれぞれ定電流回路に接続する場合に比べて、定電流回路と接続するための端子の数を減少させることができ、筒内圧センサ１００の小型化を図ることができる。
【００４０】
（３）第２のメサ部１３の剛性を第１のメサ部１１の剛性よりも低くしたため、力伝達ブロック１８が第２のメサ部１３に当接して力が分散された場合であっても、第２のメサ部１３の剛性が第１のメサ部１１の剛性以上である場合と比較して、第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３の変形が阻害されにくくなり、抵抗値が変化しやすくなる。このため、力伝達ブロック１８が第２のメサ部１３に当接する筒内圧の高いときであっても、各メサ部１１，１３の抵抗値を変化させて、筒内圧の検出精度を高めることができる。
【００４１】
（４）第２のメサ部１３を第１のメサ部１１を挟んで２つ設けたため、力伝達ブロック１８が変形したときに同ブロック１８が第１のメサ部１１を挟むように配設された第２のメサ部１３の双方に当接して、力伝達ブロック１８が傾きにくくなる。したがって、第１のメサ部１１の剛性よりも第２のメサ部１３の剛性を低くした場合であっても、力伝達ブロック１８の傾きを抑えることができる。
【００４２】
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。
・第１のメサ部１１を中心として各溝１６及び各溝１６に形成された第２のメサ部１３を線対称になるように設けたが、これらが第１のメサ部１１を中心として線対称になっていなくてもよい。
【００４３】
・第２のメサ部１３を１つのみ形成するようにしてもよいし、３つ以上形成するようにしてもよい。
・上記実施形態のように、第２のメサ部１３が第１のメサ部１１を挟んで同数ずつ配置されている場合には、第１のメサ部１１を挟んで双方に位置する第２のメサ部１３に力伝達ブロックから均等に力が作用するため、力伝達ブロック１８の傾きが効果的に抑制される。ただし、力伝達ブロック１８の傾きを抑制する上では、第１のメサ部１１を挟んで第２のメサ部１３が設けられていればよく、その数は適宜変更可能である。例えば、第１のメサ部１１を挟んで一方に第２のメサ部１３を１つ形成し、他方に第２のメサ部１３を２つ形成するようにしてもよい。
【００４４】
・第２のメサ部１３は、第１のメサ部１１を挟んで設けられていなくてもよい。
・第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３の延びる方向を適宜変更してもよい。例えば、図２の左右方向に延びるように第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３を形成してもよい。
【００４５】
・第１のメサ部１１と第２のメサ部１３とが互いに平行に延びていなくてもよい。
・第２のメサ部１３の幅ｗ２が第１のメサ部１１の幅ｗ１よりも広くてもよい。
・第２のメサ部１３の剛性を第１のメサ部１１の剛性よりも低下させる構成は、第２のメサ部１３の全体の幅ｗ２を第１のメサ部１１の幅ｗ１よりも狭くする構成に限られない。例えば、第２のメサ部１３の幅を部分的に狭くするなどしてもよい。その他、第１のメサ部１１の形状や第２のメサ部１３の形状をそれぞれ変更して、第２のメサ部１３の剛性を第１のメサ部１１の剛性よりも低下させるようにしてもよい。
【００４６】
・第２のメサ部１３の長さＬ２と第１のメサ部１１の長さＬ１は同一でなくてもよい。
・第２のメサ部１３の剛性を第１のメサ部１１の剛性よりも高くしてもよい。例えば、力伝達ブロック１８が第２のメサ部１３にも当接する状態になってからも、筒内圧の変化を必要な精度で検出し続けることができる程度に、第１のメサ部１１及び第２のメサ部１３が変形し続ける範囲であれば、第２のメサ部１３の剛性を第１のメサ部１１の剛性よりも高くすることができる。
【００４７】
・半導体基板１０は、ボロンやアルミニウムなどの３価のイオンが注入されたｐ型半導体であってもよい。この場合には、加工面１２にリンやヒ素などの５価のイオンを注入することにより、導電層３０をｎ型半導体とし、この導電層３０と他の領域との境界部分に空乏層を形成することができる。また、半導体基板１０がｎ型半導体やｐ型半導体であれば、導電層３０を設けなくてもよい。こうした構成によっても、半導体基板１０に各メサ部１１，１３からなる並列回路を形成することはできる。また、半導体基板１０は、イオンが添加されていない真性半導体であってもよい。こうした場合には、加工面１２に３価または５価のイオンを注入することによって導電層３０を形成することができる。なお、真性半導体は抵抗が十分に大きく、導電層３０以外の領域には電気が流れないため、こうした構成であっても半導体基板１０に各メサ部１１，１３からなる並列回路を形成することができる。なお、半導体基板１０に導電層３０を形成する方法としては、イオンを注入する方法に限られない。例えば、３価または５価の元素を半導体基板１０の表面に添加した状態で熱処理を行うことにより、半導体基板１０の内部に上記元素を拡散させて導電層３０を形成するようにしてもよい。
【００４８】
・第１のメサ部１１と第２のメサ部１３とを、定電流回路に並列に設けなくてもよい。例えば、第２のメサ部１３だけを並列に接続した分岐回路と第１のメサ部１１とを定電流回路に直列に設けたり、全てのメサ部を定電流回路に直列に設けたりしてもよい。こうした場合には、各メサ部１１，１３を定電流回路に接続するための端子の数は多くなるが、各メサ部１１，１３の両端電圧を取得して演算処理を行うことにより、筒内圧に対応する信号を出力することはできる。
【符号の説明】
【００４９】
１０…半導体基板、１１…第１のメサ部、１２…加工面、１３…第２のメサ部、１４…頂面、１５…頂面、１６…溝、１７…底面、１８…力伝達ブロック、１９…凸面、２０…電極、２１…分岐回路、３０…導電層、１００…筒内圧センサ、１０１…インナーハウジング、１０２…アウターハウジング、１０３…ダイヤフラム、１０４…シール部材、１０５…空間、１０６…連結部材、１０７…定電流源、１０８…定電流回路、１０９…リード線。
【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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