CN108027295B - 压力传感器 - Google Patents

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Abstract

公开一种能够减小测定误差的技术。压力传感器包括：壳体；隔膜，经由接合部而接合到壳体的前端侧，对应于压力而发生挠曲；传感器部，具有根据压力而变化的电特性；连接部，将隔膜与传感器部连接；以及受热部，配置于隔膜的前端侧，直接或者间接地连接于隔膜，并且受热。将在与轴线垂直的截面上包含从受热部至隔膜为止的部分的截面且轮廓的全长最小的假想的最小包含区域的面积的最小值设为连接面积Sn，在将隔膜与受热部投影到与轴线垂直的投影面上的情况下的投影面上，当将被接合部围绕的区域的面积设为隔膜有效面积Sd时，满足(Sn/Sd)≤0.25。

Description

压力传感器
技术领域
本公开涉及一种对内燃机的燃烧室内的压力进行测定的压力传感器。
背景技术
作为压力传感器，提出了一种传感器，具有：主体配件，装配于发动机缸盖；受压部件，具有隔膜和受压杆；压紧螺钉，拧入于受压杆；以及压电传感器，夹在压紧螺钉的头部与主体配件之间。当隔膜受到燃烧压力时，将隔膜向后方按压，从而经由受压杆向压电传感器传递载荷。压电传感器将载荷的变化转换成电输出的变化。在此，为了减少由高温的燃烧气体引起的隔膜的热变形量，在隔膜的前表面配置有热遮蔽板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-318448号公报
专利文献2：日本特开平7-19981号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，对于使用热遮蔽板那样的用于受热的部件来减小测定误差这一点，未进行足够的钻研，这是实际情况。
在本公开中公开了能够使用用于受热的部件来减小测定误差的技术。
用于解决课题的技术方案
本公开例如公开以下的应用例。
[应用例1]一种压力传感器，包括：筒状的壳体；隔膜，经由接合部而接合到所述壳体的前端侧，并在与所述壳体的轴线交叉的方向上扩展，对应于所受到的压力而发生挠曲；传感器部，配置在所述壳体内，具有根据所述压力而变化的电特性；连接部，将所述隔膜与所述传感器部连接；以及受热部，配置于所述隔膜的前端侧，直接或者间接地连接于所述隔膜，并且受热，其中，将最小包含区域的面积的最小值设为连接面积Sn，所述最小包含区域为在与所述轴线垂直的截面上包含从所述受热部至所述隔膜为止的部分的截面且轮廓的全长最小的假想区域，在将所述隔膜和所述受热部投影到与所述轴线垂直的投影面上的情况下，当将所述投影面上被所述接合部围绕的区域的面积设为隔膜有效面积Sd时，满足(Sn/Sd)≤0.25。
根据该结构，能够使用受热部来减小测定误差。
[应用例2]在应用例1所述的压力传感器中，当将所述投影面上所述受热部的面积设为受热面积Sn2时，满足(Sn/Sd)≥0.8。
根据该结构，能够使用受热部来减小测定误差。
[应用例3]在应用例2所述的压力传感器中，满足(Sn2/Sd)≥1.0。
根据该结构，能够使用受热部来进一步减小测定误差。
[应用例4]在应用例2或3所述的压力传感器中，当将所述受热部与所述隔膜之间的间隙在与所述轴线平行的方向上的最小距离设为最小距离d时，满足d≤0.5mm。
根据该结构，能够使用受热部来进一步减小测定误差。
[应用例5]在应用例2至4中的任一项所述的压力传感器中，满足(Sn/Sd)≤0.1。
根据该结构，能够使用受热部来进一步减小测定误差。
[应用例6]在应用例1所述的压力传感器中，所述受热部包括板状的受热板，当将所述受热板的厚度设为t时，满足t≥0.21mm。
根据上述结构，能够使用受热板来减小测定误差。
[应用例7]在应用例6所述的压力传感器中，在包含所述轴线的截面上，所述受热板的后端侧的面与垂直于所述轴线的方向所成的角度θ的绝对值为20度以内。
根据上述结构，能够进一步减小测定误差。
[应用例8]在应用例1所述的压力传感器中，所述受热部包括：板部，在与所述轴线交叉的方向上扩展；以及侧壁部，从所述板部的边缘向所述前端侧突出，所述侧壁部在所述板部的边缘的整周上形成，在所述侧壁部形成有沿所述板部的边缘排列的多个贯通孔，所述多个贯通孔在与所述轴线平行的方向上的长度的最大值为0.3mm以上，当将与所述轴线垂直且未通过所述多个贯通孔的所述侧壁部的截面上所述侧壁部的外周长设为外周长C1，并将与所述轴线垂直且通过所述多个贯通孔的所述侧壁部的截面上与所述侧壁部的外周面对应的部分的长度的合计值设为壁长C2时，满足(C2/C1)≤0.6。
根据该结构，在受热部的板部接受到流过燃烧室内的气体的情况下，气体通过侧壁部的多个贯通孔从侧壁部的内周侧流向外周侧。由于气体这样从侧壁部的贯通孔流向外周侧，因此能够抑制在燃烧室内产生的碳流过侧壁部的外周侧而流入到受热部与隔膜之间。
[应用例9]在应用例8所述的压力传感器中，所述侧壁部的内周面与所述板部的所述前端侧的面之间的连接部分被倒圆角。
根据该结构，气体容易从板部的前端侧的面流向侧壁部的贯通孔，因此能够抑制气体从贯通孔流向外周侧的流速的降低。因此，能够抑制碳流过侧壁部的外周侧而流入到受热部与隔膜之间。
[应用例10]在应用例8或者9所述的压力传感器中，在以所述轴线为中心的中心角为90度的任意方向的角度范围内，当将所述外周长C1中的包含在所述角度范围内的部分的长度设为部分外周长C1a，并将所述壁长C2中的包含在所述角度范围内的部分的长度设为部分壁长C2a时，满足(C2a/C1a)≤0.6。
根据该结构，能够抑制从轴线观察的多个贯通孔的分布偏向特定的方向，因此能够抑制气体从贯通孔朝向外周侧的流动偏向侧壁部整周中的一部分。因此，能够适当地抑制碳流过侧壁部的外周侧而流入到受热部与隔膜之间。
[应用例11]在应用例8～10中的任一项所述的压力传感器中，在包含所述轴线的所述侧壁部的平截面上，当将从内周侧朝向外周侧的方向中的与所述轴线垂直的方向的角度设为0度，将从内周侧朝向外周侧的方向中的向所述前端侧倾斜的方向的角度设为正的角度，并将从内周侧朝向外周侧的方向中的向后端侧倾斜的方向的角度设为负的角度时，所述贯通孔的所述后端侧的内表面的角度为-40度以上且20度以下。
根据该结构，能够抑制由于气体从贯通孔朝向外周侧的流动而使碳流入到受热部与隔膜之间的情况。
此外，本说明书所公开的技术能够以各种形式实现，例如，能够以压力传感器、搭载该压力传感器的内燃机等形式实现。
附图说明
图1是示出作为第1实施方式的压力传感器10的说明图。
图2是放大地示出压力传感器10的前端部的剖视图。
图3是元件部50的分解立体图。
图4是压力传感器10的动作的说明图。
图5是参考例的压力传感器10x的动作的说明图。
图6是第1实施方式的压力传感器10的参数的说明图。
图7是示出在第1评价试验中通过压力传感器测定的压力的波形的例子的曲线图。
图8是第2实施方式的压力传感器10a的说明图。
图9是第2实施方式的压力传感器10a(图8)的参数的说明图。
图10是示出在第2评价试验中通过压力传感器测定的压力的波形的例子的曲线图。
图11是示出第2评价试验的结果的曲线图。
图12是第3实施方式的压力传感器10b的说明图。
图13是第4实施方式的压力传感器10c的说明图。
图14是放大地示出第5实施方式的压力传感器10d的前端部的剖视图。
图15是第5实施方式的受热部90d的说明图。
图16是第5实施方式的模拟中使用的模型的概略图。
图17是第5实施方式的模拟中使用的模型的概略图。
图18是示出第5实施方式的模拟结果的曲线图。
图19是示出第5实施方式的多个模型的流入距离dx的曲线图。
图20是第6实施方式的受热部的说明图。
图21是第7、第8实施方式的受热部的说明图。
图22是示出第7、第8实施方式的模拟结果的曲线图。
图23是侧壁部92d的与轴线CL垂直的截面的一部分的说明图。
图24是示出第2实施方式的变形例的图。
具体实施方式
A.第1实施方式：
A-1.压力传感器10的结构
图1是示出作为第1实施方式的压力传感器10的说明图。本实施方式的压力传感器10安装于内燃机，用于检测内燃机的燃烧室内的压力。如图1所示，在压力传感器10中，作为主要结构要素，具备筒状的第1配件20、第2配件80、第3配件35、受压部40、受热部90、元件部50和缆线60。中心轴CL是压力传感器10的中心轴。以下，将中心轴CL也称为轴线CL，将与轴线CL平行的方向也称为“轴线方向”。将以轴线CL为中心的圆的径向也简称为“径向”，将以轴线CL为中心的圆的周向也简称为“周向”。另外，将沿着轴线CL从第1配件20朝向受压部40的方向称为“前端方向Df”，将前端方向Df的相反方向称为“后端方向Dr”。将前端方向Df侧称为“前端侧”，将后端方向Dr侧也称为“后端侧”。
在图1中示出压力传感器10的前端侧的部分的比轴线CL靠左侧的截面结构。该截面是包含轴线CL的平截面(利用平面剖切而得到的截面)。另外，在图1中示出压力传感器10的其他部分的外观结构。在本实施方式中，压力传感器10的轴线CL也是第1配件20、第2配件80、第3配件35、受压部40、受热部90和元件部50各自的中心轴。
第1配件20、第2配件80与第3配件35具有与轴线CL垂直的截面(以下，也称为横截面)为圆环状且在轴线方向上延伸的筒形状。在本实施方式中，第1配件20、第2配件80和第3配件35由不锈钢形成。不过，也可以采用其他材料(例如，低碳钢等钢、各种金属材料)。
在第1配件20形成有以轴线CL为中心的贯通孔即轴孔21。另外，在第1配件20的后端侧外周面设置有螺纹部22以及工具卡合部24。螺纹部22具备用于将压力传感器10固定于内燃机的汽缸盖的螺纹槽。工具卡合部24具有与在压力传感器10的安装以及拆卸中使用的工具(未图示)卡合的外周形状(例如，横截面为六边形)。
图2是放大地示出压力传感器10的前端部的剖视图，具体来说，是放大地示出在图1中示出为区域X的部位的剖视图。该截面是包含轴线CL的平截面。第2配件80配置于第1配件20的前端侧，经由接合部26接合到第1配件20的前端。接合部26是在第1配件20与第2配件80焊接(例如，激光焊接)时熔融而成的部分(以下，将接合部26也称为“焊接部26”或者“焊接痕26”)。接合部26是第1配件20与第2配件80一体化而成的部分。接合部26包括第1配件20的成分和第2配件80的成分。第3配件35配置于第2配件80的前端侧，经由接合部89接合到第2配件80。接合部89是在第2配件80与第3配件35焊接(例如，激光焊接)时熔融而成的部分(以下，将接合部89也称为“焊接部89”或者“焊接痕89”)。接合部89是第2配件80与第3配件35一体化而成的部分。接合部89包括第2配件80的成分和第3配件35的成分。在第3配件35的前端部形成有从前端侧朝向后端侧扩径的扩径部34。在将压力传感器10安装于内燃机的情况下，扩径部34紧贴于内燃机的汽缸盖。
在第2配件80形成有以轴线CL为中心的贯通孔即轴孔81。在第3配件35形成有以轴线CL为中心的贯通孔即轴孔39。第2配件80的轴孔81和第3配件35的轴孔39形成与第1配件20的轴孔21连通的连续的贯通孔。在第2配件80的轴孔81内从前端侧朝向后端侧依次配置有元件部50和压紧螺钉32。在第3配件35的轴孔39内配置有受压部40。
受压部40具备隔膜42和杆44。隔膜42是以轴线CL为中心的大致圆形的膜。隔膜42的外周侧的边缘42o在整周上焊接(例如，激光焊接)于第2配件80的前端部。将杆44连接于隔膜42的后端侧的面的中央部。杆44是以轴线CL为中心的圆柱状的部分，从隔膜42向后端方向Dr侧延伸。将元件部50连接于杆44的后端部49。隔膜42与杆44使用不锈钢而一体地形成(例如，锻造、削取)。不过，也可以在分别形成隔膜42和杆44之后，通过焊接等使隔膜42与杆44一体化。另外，也可以采用其他材料(例如，低碳钢等钢、各种金属材料)。
在隔膜42的前端侧的面接合(例如，激光焊接)有受热部90。受热部90是以轴线CL为中心的圆盘状的板状部件(也称为受热板)。在朝向后端方向Dr观察压力传感器10的情况下，隔膜42的大致整体被受热部90遮挡。受热部90经由接合部99接合到隔膜42(进而接合到受压部40)。接合部99是在受热部90与隔膜42(进而与受压部40)焊接时熔融而成的部分(以下，将接合部99也称为“焊接部99”或者“焊接痕99”)。这样的接合部99是使受热部90与隔膜42一体化而成的部分。另外，接合部99包括受热部90的成分和隔膜42的成分。接合部99形成于受热部90的中央部。受热部90在本实施方式中使用不锈钢来形成，但也可以使用其他金属来形成。
隔膜42在第3配件35的前端处堵塞轴孔39。隔膜42在内燃机的燃烧室内露出，隔膜42的前端方向Df侧的面42f形成受压面。在本实施方式中，受压面42f可能通过隔膜42与受热部90之间的间隙95而受到燃烧室内的压力。另外，隔膜42可能通过受热部90而受到与燃烧室内的压力相应的载荷。并且，隔膜42根据燃烧室内的压力而变形。杆44与隔膜42的变形相应地沿着轴线CL进行位移，从而将与隔膜42受到的压力相应的载荷传递到后端侧的元件部50。隔膜42越薄，则隔膜42越容易变形，因此，能够提高压力传感器10的灵敏度。
压紧螺钉32安装于第2配件80的轴孔81的后端侧。在压紧螺钉32形成有以轴线CL为中心的贯通孔即轴孔36。在压紧螺钉32的外周面形成有外螺纹37。在第2配件80的轴孔81的后端侧的部分的内周面形成有与压紧螺钉32的外螺纹37对应的内螺纹88。压紧螺钉32从第2配件80的后端侧拧入到轴孔81内。在压紧螺钉32与受压部40的杆44之间夹有元件部50。压紧螺钉32对元件部50施加预载荷。通过调整在将压紧螺钉32拧入到第2配件80的情况下的压紧螺钉32的旋转次数，能够容易地实现适当的预载荷。因此，能够提高压力测定的精度。此外，压紧螺钉32由不锈钢形成。不过，也可以采用其他材料(例如，低碳钢等钢、各种金属材料)。
元件部50具备两个电极52、被两个电极52夹着的压电元件51、配置于前端侧的电极52的前端侧的压板54以及从后端侧的电极52朝向后端方向Dr依次排列的引线部53、压板54、绝缘板55。如图2所示，压板54、电极52、压电元件51、电极52、引线部53、压板54、绝缘板55从前端侧朝向后端侧依次层叠。绝缘板55的后端侧的面支撑于压紧螺钉32的前端侧的面。杆44的后端部49接触到前端侧的压板54的前端侧的面。压电元件51经由前端侧的电极52和压板54而连接于杆44。杆44、前端侧的压板54和电极52整体形成将隔膜42与压电元件51连接的连接部100。
图3是元件部50的分解立体图。如图所示，压电元件51和电极52是以轴线CL为中心的圆盘状的板状部件。压板54和绝缘板55是以轴线CL为中心的圆环状的板状部件。压电元件51在本实施方式中使用水晶而形成，但也可以采用由其他材料形成的压电元件。在压电元件51上，根据从受压部40(图2)通过杆44传递的载荷而产生电荷。压电元件51将与载荷相应的电荷(例如，电信号)通过两个电极52而输出。根据输出的电信号，能够确定隔膜42的变形量即燃烧室内的压力。这样，压电元件51具有根据受压部40受到的压力而变化的电特性。电极52和压板54在本实施方式中使用不锈钢来形成，但也可以使用其他金属来形成。绝缘板55是用于使引线部53与压紧螺钉32(图2)之间绝缘的部件。在本实施方式中，绝缘板55由氧化铝形成，但也可以由其他种类的绝缘性材料形成。
引线部53具备大致圆盘状的板状部件即圆盘部57以及从圆盘部57的中央部朝向后端方向Dr延伸的端子部56。端子部56穿过压板54的贯通孔54h和绝缘板55的贯通孔55h而向后端方向Dr侧突出(图2)。引线部53在本实施方式中使用不锈钢来形成，但也可以使用其他金属来形成。引线部53能够通过在从不锈钢的平板冲裁出圆盘部57与端子部56组合起来的形状之后将作为端子部56的部分弯折来制作。
在第2配件80(图2)的轴孔81内，引线部53配置成圆盘部57与电极52面接触，并且端子部56向后端侧延伸。端子部56贯通压板54的中央部的贯通孔54h和绝缘板55的中央部的贯通孔55h。端子部56的后端侧的部分以从压紧螺钉32的轴孔36的内壁面隔开的状态配置于轴孔36内。
构成元件部50的各部件(除去绝缘板55)在第2配件80的轴孔81内以从第2配件80的内壁面隔开的方式配置。压电元件51的后端侧的电极52电连接于引线部53(在本实施方式中，还电连接于压板54)，与第1配件20、第2配件80和第3配件35电分离。压电元件51的前端侧的电极52通过前端侧的压板54、杆44和隔膜42而电连接于第3配件35。此外，在本实施方式中，为了使施加到压电元件51的载荷的分布均匀，不仅在压电元件51的后端侧，在前端侧也配置有压板54。
在第1配件20的轴孔21内配置有缆线60。缆线60是用于对用于根据压电元件51的电荷来检测内燃机的燃烧压力的未图示的电路传递压电元件51的电荷的部件。在本实施方式中，作为缆线60，使用具有多层构造的所谓的屏蔽线来降低噪声。缆线60具备从中心朝向外周侧配置的内部导体65、绝缘体64、导电涂层63、外部导体62和封套61。内部导体65由多根导线构成。利用绝缘体64围绕内部导体65的径向的外侧。将导电涂层63设置于绝缘体64的外周面。在导电涂层63的径向外侧设置有作为网屏蔽部的外部导体62。利用封套61包覆外部导体62的外周面。将这样具备在同轴上配置的多个部件的缆线也称为同轴缆线。
如图2所示，在缆线60的前端部，未被封套61覆盖的外部导体62从被封套61覆盖的部分朝向前端侧露出。另外，未被外部导体62覆盖的绝缘体64从外部导体62露出的部分朝向前端侧露出。进而，未被绝缘体64覆盖的内部导体65从绝缘体64露出的部分朝向前端侧露出。
在缆线60的前端部露出的内部导体65经由平板导线75和细径导线74连接于元件部50的端子部56。具体来说，将平板导线75焊接到内部导体65的前端，将呈线圈状卷绕的细径导线74的后端焊接到平板导线75的前端，将细径导线74的前端焊接到端子部56的后端部。平板导线75和细径导线74能够将压电元件51的电荷从端子部56传递到内部导体65。此外，作为用于连接内部导体65与端子部56的结构，能够采用其他任意的结构来代替使用平板导线75和细径导线74的结构。
通过热缩管72覆盖从端子部56的前端到比将端子部56与细径导线74连接的焊接部靠后端侧的位置为止的包括端子部56整体以及细径导线74的前端部在内的范围。由此，提高端子部56与压紧螺钉32之间的电绝缘的可靠性。在制造压力传感器10时，在整体组装之前，通过焊接使具有端子部56的引线部53与细径导线74一体化，并且利用热缩管72进行包覆即可。
在外部导体62的前端部连接有从外部导体62的前端进一步向前端侧延伸的接地导线76。接地导线76由从外部导体62连续地形成的绞线构成。接地导线76的前端部焊接于压紧螺钉32的后端部。由此，外部导体62通过接地导线76、压紧螺钉32、第2配件80、第3配件35以及内燃机的汽缸盖而接地。
在制造压力传感器10时，从第3配件35的前端侧将杆44插入到轴孔39内。将隔膜42与第3配件35焊接(例如，激光焊接)，形成接合部45。接合部45是在隔膜42与第3配件35焊接时熔融而成的部分(以下，将接合部45也称为“焊接部45”或者“焊接痕45”)。这样的接合部45是使隔膜42与第3配件35一体化而成的部分。另外，接合部45包括隔膜42的成分和第3配件35的成分。另外，接合部45将隔膜42与第3配件35接合。另外，从第2配件80的后端侧将压紧螺钉32拧入到轴孔81内。在该阶段中，压紧螺钉32临时固定于第2配件80。其后，从第2配件80的前端侧将元件部50插入到轴孔81内。元件部50的引线部53的端子部56预先与细径导线74以及热缩管72一体化。然后，从压紧螺钉32的轴孔36的前端侧插入细径导线74，从轴孔36的后端侧拉出细径导线74。绝缘板55的后端侧的面支撑于压紧螺钉32的前端侧的面。其后，将第3配件35配置于第2配件80的前端侧。由此，元件部50被压紧螺钉32与杆44夹持。然后，将第3配件35与第2配件80焊接，形成接合部89。其后，通过使压紧螺钉32相对于第2配件80旋转，从而对元件部50施加预载荷。通过调整压紧螺钉32的旋转次数，能够调整预载荷。
然后，将从压紧螺钉32(具体来说，轴孔36)的后端侧拉出的细径导线74的后端以及内部导体65的前端与平板导线75焊接。另外，将接地导线76的前端部与压紧螺钉32的后端部焊接。进而，使缆线60穿入第1配件20的轴孔21内，将第1配件20的前端与第2配件80焊接，形成接合部26。其后，将熔融橡胶注入到第1配件20的轴孔21内，利用橡胶层填满轴孔21内(未图示)，完成压力传感器10。通过形成橡胶层，提高压力传感器10内的防水性，并且，还提高防振性。此外，也可以代替熔融橡胶而将熔融树脂注入到轴孔21内。
此外，作为第2配件80、第3配件35、元件部50和压紧螺钉32的组装的顺序，能够代替上述顺序而采用其他各种顺序。例如，也可以采用如下这样的顺序：将隔膜42焊接到第3配件35，将第2配件80焊接到第3配件35，从第2配件80的后端侧将元件部50插入到轴孔81内，从第2配件80的后端侧将压紧螺钉32拧入到轴孔81内。
A-2.压力传感器10的动作
图4是压力传感器10的动作的说明图。在图中，示出压力传感器10的前端侧的一部分的包含轴线CL的平截面。隔膜42的受压面42f可能通过隔膜42与受热部90之间的间隙95而受到燃烧室内的压力Pc。另外，隔膜42可能通过受热部90而受到与压力Pc相应的载荷。隔膜42对应于燃烧室内的压力Pc而发生挠曲(变形)。在图4的实施方式中，隔膜42在轴线方向上发生挠曲。杆44与隔膜42的挠曲(变形)相应地，与轴线CL大致平行地位移。由此，杆44将与压力Pc相应的载荷传递到元件部50。
另外，受热部90配置于比隔膜42靠前端侧即燃烧室侧。受热部9 0能够代替隔膜42而受到来自燃烧室的热量。例如，在燃料的燃烧中产生的热量可能通过燃烧室内的气体而传导到受热部90的前端侧的面。另外，高温的燃烧气体可能接触到受热部90的前端侧的面。这样，受热部90(特别是，前端侧的面)的温度可能变高。隔膜42由于配置于受热部90的后端侧，与受热部90相比，不易受到来自燃烧室的热量。因此，能够抑制隔膜42的热膨胀。
图5是参考例的压力传感器10x的动作的说明图。在图中，示出压力传感器10x的前端侧的一部分的包含轴线CL的平截面。与图4的实施方式的压力传感器10的差异仅在于省略受热部90这一点。压力传感器10x的其他部分的结构与实施方式的压力传感器10的对应的部分的结构相同。
隔膜42的受压面42f与图4的实施方式的受压面42f同样地受到燃烧室内的压力Pc。另外，在图5的参考例中，与图4的实施方式不同地，受热部90被省略，因此，隔膜42的前端方向Df侧的部分(例如，受压面42f)受到来自燃烧室的热量。由此，隔膜42中的前端方向Df侧的部分可能局部地热膨胀。在参考例中，隔膜42的外周侧的边缘42o接合到第3配件35。因此，隔膜42由于热膨胀而要向内周侧(轴线CL侧)延伸。在该情况下，隔膜42的热膨胀可能对杆44施加与轴线CL平行的力。例如，在图5的参考例中，隔膜42的受压面42f的热膨胀对杆44施加前端方向Df的力F。由此，施加到元件部50的载荷变小。这样，在参考例的压力传感器10x中，施加到元件部50的载荷可能取决于燃烧气体的温度地大幅变动，因此来自元件部50的信号的误差变大。
在图4所示的实施方式中，通过受热部90来抑制隔膜42的热膨胀。因此，与图5的参考例相比，在第1实施方式中，能够使来自元件部50的信号的误差变小。
A-3.受热部90、隔膜42附近的结构的详细情况
在此，如图2所示，将作为板状部件的受热部90的厚度(板厚)设为t。在受热部90的厚度t较大的情况下，与厚度t小的情况相比，受热部90的体积变大，因此，受热部90能够吸收的热量(热容)变大。其结果是，受热部90的厚度越厚，则来自燃烧室的热量越不易传递至隔膜42，因此，能够进一步抑制隔膜42的热膨胀，进而，能够使来自元件部50的信号的误差变小。
如图2所示，将受热部90与隔膜42之间的轴线方向的最小距离设为d。最小距离d可以说成是受热部90与隔膜42之间的间隙95的与轴线CL平行的方向的最小距离。在图2的实施方式中，将隔膜42的受压面42f与受热部90的后端侧的面直接地接合。因此，最小距离d为0。在最小距离d较小的情况下，与最小距离d较大的情况相比，高温的燃烧气体不易流入到间隙95。因此，最小距离d越小，则越能够进一步抑制隔膜42的热膨胀，进而，越能够使来自元件部50的信号的误差变小。例如，最小距离d优选为0.5mm以下，特别优选为0.3mm以下。
进而，如图2所示，在包含轴线CL的截面上，将受热部90的后端侧的面90f(即，与隔膜42的受压面42f相对的面)与垂直于轴线的方向所成的角度设为θ。在图2的例子中，受热部90的后端侧的面90f稍微弯曲。因此，角度θ在与轴线CL交叉的位置为0度，并随着从轴线CL朝向径向外侧而增大。在角度θ较小的情况下，与角度θ较大的情况相比，高温的燃烧气体不易流入到间隙95。因此，角度θ的绝对值优选为20度以内。在角度θ的绝对值为20度以内的情况下，能够抑制高温的燃烧气体流入到间隙95，进一步降低传递到隔膜的热量。其结果是，能够进一步抑制隔膜42的热膨胀，进而，能够使来自元件部50的信号的误差变小。
接下来，说明第1实施方式的隔膜42的有效面积Sd、连接面积Sn和受热部90的受热面积Sn2。
图6是第1实施方式的压力传感器10的参数Sn2、Sn、Sd的说明图。图6(A)、图6(C)、图6(E)示出压力传感器10的前端部的立体图，图6(B)、图6(D)示出将受热部90投影到与轴线CL垂直的投影面上而得到的投影图，图6(F)示出将隔膜42投影到与轴线CL垂直的投影面上而得到的投影图。图6(C)、图6(E)示出从受压部40拆卸了受热部90的状态。
图6(A)、图6(B)示出受热面积Sn2。在图中，对与受热面积Sn2对应的区域附加阴影线。受热面积Sn2是图6(B)的投影图中的受热部90整体的面积。在第1实施方式中，受热部90的前端方向Df侧的面的面积对应于受热面积Sn2。受热面积Sn2表示能够代替隔膜42而受到来自燃烧室的热量的区域的面积。在受热面积Sn2较大的情况下，与受热面积Sn2较小的情况相比，来自燃烧室的热量不易传递到隔膜42。因此，受热面积Sn2越大，则越能够抑制隔膜42的热膨胀，即，来自元件部50的信号的误差越小。
图6(C)、图6(D)示出连接面积Sn。在图中，对与连接面积Sn对应的区域附加阴影线。连接面积Sn是在与轴线CL垂直的截面上包含从受热部90至隔膜42为止的部分(以下也称为对象部分)的截面且轮廓的全长达到最小的假想区域即最小包含区域的面积的最小值。换言之，连接面积Sn是特定的轴线方向的位置上的最小包含区域的面积。特定的轴线方向的位置是从受热部90至隔膜42为止的范围内的轴线方向的位置中的与轴线CL垂直的截面上的最小包含区域达到最小的位置。而且，特定的截面上的最小包含区域是在该特定的截面上包含上述对象部分在内的轮廓的全长达到最小的假想区域。最小包含区域也称为凸包。最小包含区域是一个连续的区域。这样的最小包含区域的面积可能根据截面的轴线方向的位置而变化。连接面积Sn是这样可能根据截面的位置而变化的最小包含区域的面积的最小值。在本实施方式中，从受热部90至隔膜42为止的部分包括受热部90、隔膜42以及将受热部90与隔膜42连接的部分。
在第1实施方式中，受热部90通过接合部99直接连接到隔膜42，因此，将受热部90与隔膜42连接的部分是接合部99中的处于受热部90的后端侧的面与隔膜42的前端侧的面之间的部分。在第1实施方式中，连接面积Sn即最小包含区域的最小面积是，在从受热部90至隔膜42为止的部分的截面中的包含受热部90与隔膜42的连接面(即，受热部90的后端侧的面与隔膜42的前端侧的面)的截面上，包含接合部99的截面的最小包含区域的面积。在图6(D)的投影图中示出受热部90的后端侧的表面上的接合到隔膜42的连接部分93。该连接部分93对应于将受热部90与隔膜42接合的接合部99(图2)的截面。包括该连接部分93的最小包含区域94的面积是连接面积Sn。在第1实施方式中，连接部分93的形状为大致圆形形状，因此，最小包含区域94的形状与连接部分93的形状大致相同，连接面积Sn与连接部分93的面积(即，接合部99的截面积)大致相同。图6(C)的连接部分43是隔膜42中的与连接部分93对应的部分。
受热部90可能受到来自燃烧室的热量而热膨胀(即，可能变形)。在受热部90中的与隔膜42的连接部分93较大的情况下，即在连接面积Sn较大的情况下，受热部90的变形容易传递到隔膜42。在由于受热部90的变形而使隔膜42发生变形的情况下，可能由于隔膜42的变形而对元件部50施加未预料到的载荷。因此，连接面积Sn越小，则来自元件部50的信号的误差越小。
图6(E)、图6(F)示出隔膜有效面积Sd(以下也简称为“有效面积Sd”)。在图中，对与有效面积Sd对应的区域附加阴影线。有效面积Sd是在图6(F)的投影图中被接合部45围绕的区域46的面积。在此，作为接合部45的内周侧的轮廓45i(即，区域46的轮廓45i)，采用隔膜42的表面中的连接到第3配件35的表面上的接合部45的内周侧的轮廓。例如，在图2、图6(F)的实施方式中，隔膜42的后端侧的面上的接合部45的内周侧的轮廓对应于区域46的轮廓45i。
在第1实施方式中，将隔膜42与第3配件35接合的接合部45在图6(F)的投影图中呈环状。因此，隔膜42中的被接合部45围绕的区域46内的部分能够根据燃烧室内的压力而变形。
此外，在受热部90的受热面积Sn2与隔膜42的有效面积Sd的比例(Sn2/Sd)较大的情况下，隔膜42中的被受热部90的后端侧遮挡的部分的比例变大，因此，来自燃烧室的热量不易传递到隔膜42。因此，比例(Sn2/Sd)越大，则越能够抑制隔膜42的热膨胀，进而，越能够减小压力误差Ep。因此，根据减小压力误差Ep的观点，比例(Sn2/Sd)例如优选为0.8以上，更优选为0.9以上，特别优选为1以上。不过，在比例Sn2/Sd较大的情况下，受热部90容易接触到内燃机的汽缸盖的压力传感器10的安装孔。因此，优选以避免受热部90接触到汽缸盖的安装孔的方式决定比例Sn2/Sd的上限，例如，比例Sn2/Sd优选为1.2以下。
A-4.第1评价试验
关于第1实施方式的压力传感器10，制成受热部90的厚度t以及上述的连接面积Sn与有效面积Sd的比例(Sn/Sd)彼此不同的12种样品，并进行第1评价试验。具体来说，如表1所示，受热部90的厚度t是0.1mm、0.2mm、0.21mm、0.3mm中的某一者，比例(Sn/Sd)是0.24mm、0.25mm、0.26mm中的某一者，针对全部的组合((4×3)个组合)制成共计12种样品。
[表1]
Figure GDA0001546713070000181
此外，将有效面积Sd固定在16mm2，通过变更接合部99的尺寸来变更连接面积Sn，从而制成比例(Sn/Sd)不同的样品。此外，在各样品中，使用受热面积Sn2为16mm2的受热部90。因此，在各样品中，受热面积Sn2与有效面积Sd的比例(Sn2/Sd)为1。另外，在各样品中，如图2所示，将最小距离d设为0。
在第1评价试验中，将作为样品的传感器和作为目标的压力传感器(也称为“目标传感器”)安装于内燃机的相同的汽缸(即，燃烧室)。然后，通过使内燃机运行，分别从作为样品的传感器和目标传感器取得压力的波形。作为内燃机，使用串联4缸、排气量1.3L、自然吸气的内燃机。内燃机在燃烧室内的最大压力为20MPa的条件下运行。
图7是示出在第1评价试验中由压力传感器测定的压力的波形的例子的曲线图。横轴表示曲柄角度CA，纵轴表示压力(单位是kPa)。0度的曲柄角度CA表示上止点。在曲线图中示出基准曲线图G1和样品曲线图G2。基准曲线图G1表示由目标传感器测定出的压力。样品曲线图G2表示由压力传感器的样品测定出的压力。
如图所示，存在由压力传感器的样品测定出的压力G2与由目标的压力传感器测定出的压力G1不同的情况(在图7的例子中，曲柄角度CA处于0度至180度的范围内)。作为目标的压力传感器为了能够以充分良好的精度测定压力而预先进行调整。在本评价试验中，在5个循环中测定样品的压力G2和目标的压力G1。计算出相同的定时下的两个压力G1、G2的差值。针对每个循环确定差值的最大值Em(图7)。然后，计算5个最大差值Em的平均值来作为样品的压力传感器的压力误差Ep。
然后，将压力误差Ep的绝对值为20MPa的2％即400kPa以下的样品的评价设为“A”，将超过400kPa的样品的评价设为“B”。
评价结果如表1所示。在比例(Sn/Sd)为0.24的4种样品中，受热部90的厚度t为0.1mm的样品的评价为“B”，受热部90的厚度t为0.2mm以上即0.2mm、0.21mm、0.3mm的样品的评价为“A”。
在比例(Sn/Sd)为0.25的4种样品中，受热部90的厚度t为0.2mm以下即0.1mm、0.2mm的样品的评价为“B”，受热部90的厚度t为0.21mm以上即0.21mm、0.3mm的样品的评价为“A”。
在比例(Sn/Sd)为0.26的4种样品中，受热部90的厚度t为0.21mm以下即0.1mm、0.2mm、0.21mm的样品的评价为“B”，受热部90的厚度t为0.3mm的样品的评价为“A”。
根据以上的结果可知，在受热部90的厚度t为0.21mm以上(t≥0.21mm)且比例(Sn/Sd)为0.25以下((Sn/Sd)≤0.25)的情况下，即在表1的由虚线围绕的范围内，能够使压力误差Ep充分地减小。
其理由如下所述。如上所述，受热部90的厚度t越大，则越能够抑制隔膜42的热膨胀，因此，压力误差Ep越小。并且，隔膜42的连接面积Sn与有效面积Sd的比例越小，即比例(Sn/Sd)越小，则受热部90的变形对隔膜42的变形的影响越小，因此，压力误差Ep越小。因此，可以认为在受热部90的厚度t较大且比例(Sn/Sd)较小的范围内，具体来说，在满足t≥0.21mm且(Sn/Sd)≤0.25的范围内，能够使压力误差Ep充分减小。此外，可以认为，更优选的是，厚度t为更大的范围，例如t≥0.3mm。另外，可以认为，更优选的是，比例(Sn/Sd)为更小的范围，例如(Sn/Sd)≤0.24。
B.第2实施方式：
图8是第2实施方式的压力传感器10a的说明图。在图中，与图4同样地，示出压力传感器10a的前端侧的部分的包含轴线CL的平截面。与图4的第1实施方式的差异仅在于，杆44a延伸至比隔膜42a靠前端方向Df侧处这一点以及将受热部90接合到该杆44a的前端部这一点。压力传感器10a的其他部分的结构与第1实施方式的压力传感器10的对应的部分的结构相同。
在第2实施方式中，受压部40a具备杆44a、隔膜42a和固定部41a。隔膜42a是以轴线CL为中心的圆环形状的膜。隔膜42a的外周侧的边缘42ao在整周上焊接(例如，激光焊接)于第3配件35的前端部。将隔膜42a与第3配件35接合的接合部45是在焊接时熔融而成的部分。将固定部41a连接于隔膜42a的内周侧的边缘42ai。固定部41a是以轴线CL为中心的圆筒状的部分，从隔膜42a的边缘42ai向前端方向Df侧延伸。固定部41a与隔膜42a使用不锈钢来一体地形成(例如，锻造、削取)。不过，也可以在分别形成固定部41a和隔膜42a之后，通过焊接等使固定部41a与隔膜42a一体化。另外，也可以采用其他材料(例如，低碳钢等钢、各种金属材料)。
将杆44a插入于固定部41a和隔膜42a的内周侧的贯通孔。杆44a是以轴线CL为中心的圆柱状的部件。杆44a的后端面接触到元件部50的前端侧的压板54的前端侧的面。杆44a的前端部从固定部41a向前端侧突出。杆44a在本实施方式中使用不锈钢来形成，但也可以使用其他金属来形成。
固定部41a与杆44a在整周上焊接(例如，激光焊接)。这样，隔膜42a经由固定部41a连接于杆44a。压电元件51经由前端侧的电极52和压板54而连接于杆44a。固定部41a、杆44a、前端侧的压板54和电极52整体形成将隔膜42a与压电元件51连接的连接部100a。
受热部90接合(例如，激光焊接)于杆44a的前端面。受热部90经由接合部99a接合到杆44a。接合部99a是在受热部90与杆44a焊接时熔融而成的部分(以下，将接合部99a也称为“焊接部99a”或者“焊接痕99a”)。这样的接合部99a是使受热部90与杆44a一体化而成的部分。另外，接合部99a包括受热部90的成分与杆44a的成分。这样，在第2实施方式中，受热部90经由杆44a和固定部41a而连接于隔膜42a。接合部99a形成于受热部90的中央部。在第2实施方式中，接合部99a在杆44a的前端侧的整个端面上形成。受热部90在本实施方式中使用不锈钢来形成，但也可以使用其他金属来形成。
在朝向后端方向Dr观察压力传感器10a的情况下，隔膜42a的大致整体被受热部90遮挡。与第1实施方式同样地，受热部90能够代替隔膜42a来接受来自燃烧室的热量。隔膜42a配置于受热部90的后端侧，因此，与受热部90相比，不易受到来自燃烧室的热量。因此，能够抑制隔膜42a的热膨胀。与图5的参考例相比，在第2实施方式中，能够使来自元件部50的信号的误差变小。
B-2.受热部90、隔膜42a附近的结构的详细情况
在第2实施方式中，如图8所示，也将作为板状部件的受热部90的厚度(板厚)设为t。另外，如图8所示，将受热部90与隔膜42a之间的轴线方向的最小距离设为d。在图8的第2实施方式中，与图2的第1实施方式不同，受热部90配置于从隔膜42a的前端方向Df侧的面即受压面42af向前端方向Df离开的位置。在第2实施方式中，受压面42af与受热部90之间的间隙95a的与轴线CL平行的方向的最小距离d是受热部90的后端方向Dr侧的面与隔膜42a的受压面42af之间的距离。与第1实施方式同样地，例如，最小距离d优选为0.5mm以下，特别优选为0.3mm以下。
进而，如图8所示，在包含轴线CL的截面上，将受热部90的后端侧的面90f(即，与隔膜42a的受压面42af相对的面)与垂直于轴线的方向所成的角度设为θ。在图8的例子中，受热部90的后端侧的面90f是与轴线CL垂直的面，因此，角度θ是0。与第1实施方式同样地，角度θ的绝对值优选为20度以内。这样一来，能够抑制高温的燃烧气体流入到间隙95a，进一步抑制隔膜42a的热膨胀，进而，能够使来自元件部50的信号的误差变小。
接下来，说明第2实施方式的隔膜42a的有效面积Sd、连接面积Sn和受热部90的受热面积Sn2。
图9是第2实施方式的压力传感器10a(图8)的参数Sn2、Sn、Sd的说明图。图9(A)、图9(C)、图9(E)示出压力传感器10a的前端部的立体图，图9(B)、图9(D)示出将受热部90投影到与轴线CL垂直的投影面上而得到的投影图，图9(F)示出将隔膜42a投影到与轴线CL垂直的投影面上而得到的投影图。图9(C)、图9(E)示出从杆44a拆卸了受热部90的状态。
图9(A)、图9(B)示出受热面积Sn2。在图中，对与受热面积Sn2对应的区域附加阴影线。受热面积Sn2是图9(B)的投影图中的受热部90整体的面积。在第2实施方式中，受热部90的前端方向Df侧的面的面积对应于受热面积Sn2。与第1实施方式同样地，在第2实施方式中，也是受热面积Sn2越大，则越能够抑制隔膜42a的热膨胀，即，来自元件部50的信号的误差越小。
图9(C)、图9(D)示出连接面积Sn。在图中，对与连接面积Sn对应的区域附加阴影线。在第2实施方式中，受热部90(图8)经由杆44a和固定部41a而间接地连接于隔膜42a(受热部90与杆44a通过接合部99a直接连接)。从受热部90至隔膜42a为止的部分包括受热部90、隔膜42a以及将受热部90与隔膜42a连接的部分。将受热部90与隔膜42a连接的部分包括接合部99a中的受热部90的后端侧的面与杆44a的前端侧的面之间的部分、杆44a中的从连接到固定部41a的部分至连接到受热部90的部分为止的部分以及固定部41a。在第2实施方式中，连接面积Sn即最小包含区域的最小面积是，从受热部90至隔膜42a为止的轴线方向的范围内的与轴线CL垂直的截面中的最小包含区域的面积最小的特定的截面上的最小包含区域的面积。具体来说，是受热部90的后端侧的面与固定部41a的前端侧的端之间的截面上的最小包含区域的面积。在图9(D)的投影图中，示出受热部90的后端侧的表面上的连接到杆44a的连接部分93a。该连接部分93a对应于将受热部90与杆44a接合的接合部99a(图8)的截面。在第2实施方式中，连接部分93a的形状与杆44a的截面形状相同，因此，包括该连接部分93a的最小包含区域94a的面积是连接面积Sn。在第2实施方式中，连接部分93a的形状(即，杆44a的截面形状)是大致圆形形状，因此，最小包含区域94a的形状与连接部分93a的形状大致相同，连接面积Sn与连接部分93a的面积(即，接合部99a的截面积，进而，杆44a的截面积)大致相同。图9(C)的连接部分43a是杆44a中的与连接部分93a对应的部分。
与第1实施方式同样地，在第2实施方式中，受热部90也可能受到来自燃烧室的热量而热膨胀(即，可能变形)。在受热部90的连接部分93a较大的情况下，即在连接面积Sn较大的情况下，受热部90的变形容易传递到隔膜42a。因此，连接面积Sn越小，则来自元件部50的信号的误差越小。
图9(E)、图9(F)示出隔膜有效面积Sd(有效面积Sd)。在图中，对与有效面积Sd对应的区域附加阴影线。有效面积Sd是在图9(F)的投影图中被接合部45围绕的区域46a的面积。在此，作为接合部45的内周侧的轮廓45i(即，区域46a的轮廓45i)，采用隔膜42a的表面中的连接到第3配件35的表面上的接合部45的内周侧的轮廓。例如，在图8、图9(F)的第2实施方式中，隔膜42a的后端侧的面上的接合部45的内周侧的轮廓对应于区域46a的轮廓45i。
在第2实施方式中，将隔膜42a与第3配件35接合的接合部45在图9(F)的投影图中呈环状。因此，受压部40a(即，隔膜42a、固定部41a和杆44a)中的被接合部45围绕的区域46内的部分能够根据燃烧室内的压力而变形。有效面积Sd是被接合部45围绕的区域46a的整体的面积。
在第2实施方式中，也与第1实施方式同样地，优选受热部90的厚度t为0.21mm以上(t≥0.21mm)且比例(Sn/Sd)为0.25以下((Sn/Sd)≤0.25)。这样一来，能够使压力误差Ep充分减小。
C.评价试验：
说明使用图2的压力传感器10以及图8的压力传感器10a的样品的评价试验。在评价试验中，评价基于压力传感器10、10a的压力的测定结果的误差。作为压力传感器10、10a的样品，评价受热部90与隔膜42、42a之间的最小距离d、隔膜42、42a的有效面积Sd、连接面积Sn和受热部90的受热面积Sn2的组合不同的多种样品。
图10是示出在第2评价试验中由压力传感器测定的压力的波形的例子的曲线图。横轴表示曲柄角度CA，纵轴表示压力(单位是kPa)。0度的曲柄角度CA表示上止点。在曲线图中，示出基准曲线图G1和样品曲线图G2。基准曲线图G1表示由作为目标的压力传感器(也称为“目标传感器”)测定出的压力。样品曲线图G2表示由压力传感器的样品测定出的压力。
在第2评价试验中，将作为样品的传感器和目标传感器安装到内燃机的相同的汽缸(即，燃烧室)，然后，通过使内燃机运行，分别从作为样品的传感器和目标传感器取得压力的波形。作为内燃机，使用串联4缸、排气量1.3L、自然吸气的内燃机。内燃机在转速为1500rpm、轴转矩为40Nm这样的条件下运行。
如图所示，存在由压力传感器的样品测定出的压力G2与由目标的压力传感器测定出的压力G1不同的情况(在图10的例子中，曲柄角度CA处于0度至180度的范围内)。当在样品的压力G2与目标的压力G1之间产生差值的情况下，任何样品的压力G2都有着比目标的压力G1小的倾向。作为目标的压力传感器为了能够以充分良好的精度测定压力而预先进行调整。在本第2评价试验中，在5个循环中测定出样品的压力G2和目标的压力G1。计算出相同的定时下的两个压力G1、G2的差值。针对每个循环确定差值的最大值Em(图10)。然后，计算5个最大差值Em的平均值来作为样品的压力传感器的压力误差Ep。
图11(A)是示出第2评价试验的结果的曲线图。横轴表示比例Sn/Sd，纵轴表示压力误差Ep(单位是kPa)。各曲线图的1个数据点表示1个样品的压力误差Ep。图11(A)的多个样品是第2实施方式的压力传感器10a(例如，图8)的样品。关于图11(A)的多个样品，比例Sn/Sd分布在0.05以上且0.35以下的范围内。有效面积Sd是12mm2、16mm2、20mm2中的某一者。有效面积Sd的调整是通过调整第3配件35的前端部的内径和隔膜42a的外径而进行的(对于后述的其他曲线图的多个样品也一样)。比例Sn2/Sd为0.8，最小距离d为1mm。
如图11(A)所示，比例Sn/Sd越小，则压力误差Ep越小。其理由是由于，隔膜42a的连接面积Sn与有效面积Sd的比例越小，则受热部90的变形对隔膜42a的变形的影响越小。
如图11(A)所示，在比例Sn/Sd为0.25以下的情况下，能够实现200kPa以下这样的良好的压力误差Ep。实现了200kPa以下的压力误差Ep的比例Sn/Sd为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25。也可以使用上述5个值来确定比例Sn/Sd的优选的范围(下限以上且上限以下的范围)。具体来说，也可以将上述5个值中的任意值用作比例Sn/Sd的优选的范围的上限。例如，比例Sn/Sd优选为0.25以下，特别优选为0.1以下。另外，也可以将这些值中的上限以下的任意值用作下限。例如，比例Sn/Sd可以是0.05以上。
此外，比例Sn/Sd越小，则受热部90的变形对隔膜42a的变形的影响越小，因此，比例Sn/Sd也可以比上述5个值中的最小值即0.05小。不过，在比例Sn/Sd较小的情况下，受热部90容易从压力传感器脱离。因此，比例Sn/Sd优选大于0，优选以能够实现使得受热部90不从压力传感器10脱离的连接强度的方式来决定。
图11(B)是示出其他多个样品的第2评价试验的结果的曲线图。横轴表示比例Sn/Sd，纵轴表示压力误差Ep(单位是kPa)。图11(B)的多个样品是第2实施方式的压力传感器10a(例如，图8)的样品。关于图11(B)的多个样品，比例Sn/Sd分布于0.05以上且0.35以下的范围内。有效面积Sd为12mm2、16mm2、20mm2中的某一者。与图11(A)的多个样品不同，比例Sn2/Sd为1，最小距离d为0.5mm。
如图11(B)所示，比例Sn/Sd越小，则压力误差Ep越小。另外，无论比例Sn/Sd为多少，压力误差Ep都为60kPa以下。这样，与图11(A)的多个样品相比，图11(B)的多个样品能够实现良好的压力误差Ep。其理由是由于，比例Sn2/Sd和最小距离d被调整为更优选的值(详细后述)。
图11(C)是示出其他多个样品的第2评价试验的结果的曲线图。横轴表示比例Sn2/Sd，纵轴表示压力误差Ep(单位是kPa)。图11(C)的多个样品是第2实施方式的压力传感器10a(例如，图8)的样品。关于图11(C)的多个样品，比例Sn2/Sd分布于0.7以上且1.1以下的范围内。有效面积Sd为12mm2、16mm2、20mm2中的某一者。比例Sn/Sd为0.25，最小距离d为1mm。比例Sn/Sd处于上述优选的范围内。最小距离d与图11(A)的多个样品是共同的。
在比例Sn2/Sd＝1.1的样品中，受热部90(图8)的外径与隔膜42a的外径相同。比例Sn2/Sd大于1的理由是由于接合部45的面积被从隔膜有效面积Sd去除。在比例Sn2/Sd为1以下的样品中，受热部90的外径比隔膜42a的外径小。
如图11(C)所示，比例Sn2/Sd越大，则压力误差Ep越小。其理由如下所述。在比例Sn2/Sd较大的情况下，隔膜42a中的被受热部90的后端侧遮挡的部分的比例较大，因此，来自燃烧室的热量不易传递到隔膜42a。因此，比例Sn2/Sd越大，则越能够抑制隔膜42a的热膨胀，进而越能够使压力误差Ep变小。
如图11(C)所示，在比例Sn2/Sd为0.8以上的情况下，能够实现200kPa以下这样的良好的压力误差Ep。实现了200kPa以下的压力误差Ep的比例Sn2/Sd为0.8、0.9、1、1.1。也可以使用上述4个值来确定比例Sn2/Sd的优选的范围(下限以上且上限以下的范围)。具体来说，也可以将上述4个值中的任意值用作比例Sn2/Sd的优选的范围的下限。例如，比例Sn2/Sd优选为0.8以上，特别优选为1以上。另外，也可以将这些值中的下限以上的任意值用作上限。例如，比例Sn2/Sd可以为1.1以下。
此外，比例Sn2/Sd越大，则隔膜42a越不易受到来自燃烧室的热量，因此，比例Sn2/Sd也可以大于上述4个值中的最大值即1.1。不过，在比例Sn2/Sd较大的情况下，受热部90容易接触到内燃机的汽缸盖的压力传感器10a的安装孔。因此，比例Sn2/Sd的上限优选以避免受热部90接触到汽缸盖的安装孔的方式来决定，例如，比例Sn2/Sd优选为1.2以下。
图11(D)、图11(E)是示出其他多个样品的第2评价试验的结果的曲线图。横轴表示最小距离d，纵轴表示压力误差Ep(单位是kPa)。关于图11(D)、图11(E)的多个样品，最小距离d为0.0、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、1.0、1.2(mm)中的某一者。有效面积Sd为12mm2、16mm2、20mm2中的某一者。最小距离d为0.0mm的多个样品是第1实施方式的压力传感器10(例如，图2)的样品。最小距离d大于0.0mm的多个样品是第2实施方式的压力传感器10a(例如，图8)的样品。
另外，比例Sn/Sd在图11(D)、图11(E)的多个样品中是共同的，为0.25。该比例Sn/Sd处于上述优选的范围内。比例Sn2/Sd在图11(D)中为1，在图11(E)中为0.8。这些比例Sn2/Sd处于上述优选的范围内。
如图11(D)、图11(E)所示，任何样品都实现了200kPa以下的良好的压力误差Ep。另外，如图11(D)、图11(E)所示，最小距离d越小，则压力误差Ep越小。其理由如下所述。最小距离d越小，则高温的燃烧气体越不易流入到间隙95、95a。因此，最小距离d越小，则越能够抑制隔膜42a的热膨胀，进而越能够使压力误差Ep变小。
另外，在图11(D)、图11(E)中，在d≥0.7mm的范围与d≤0.5mm的范围之间，压力误差Ep大幅变化。这样，在最小距离d为0.5mm以下的情况下，能够大幅改善压力误差Ep。但是，最小距离d也可以超过0.5mm。
以上，说明了比例Sn2/Sd、比例Sn/Sd和最小距离d各自的优选的范围。这3种参数的优选的范围能够彼此共存。因此，作为压力传感器的结构，优选采用从3种参数任意地选择出的1种以上的参数处于各参数的优选的范围内的结构。例如，如图11(A)、图11(B)的一部分的多个样品所示，也可以采用(Sn2/Sd)≥0.8且(Sn/Sd)≤0.25的结构。进而，也可以是，满足从以下3个条件选择出的1个以上的任意的条件。
条件1)(Sn2/Sd)≥1.0
条件2)d≤0.5mm
条件3)(Sn/Sd)≤0.1
另外，实现了良好的压力误差Ep(例如，200kPa以下的压力误差Ep)的隔膜42、42a的有效面积Sd为12mm2、16mm2、20mm2。也可以使用上述3个值来确定有效面积Sd的优选的范围(下限以上且上限以下的范围)。具体来说，也可以将上述3个值中的任意值用作有效面积Sd的优选的范围的下限。例如，有效面积Sd可以为12mm2以上。另外，也可以将这些值中的下限以上的任意值用作上限。例如，有效面积Sd可以是20mm2以下。此外，如图11(A)～图11(E)所示，在有效面积Sd不同而其他条件相同的多个样品之间，压力误差Ep之差较小。即，压力误差Ep的有效面积Sd依赖性小。因此，有效面积Sd既可以小于12mm2，另外，也可以大于20mm2。
D.第3实施方式：
图12是第3实施方式的压力传感器10b的说明图。图12(A)示出压力传感器10b的前端侧的一部分的包含轴线CL的平截面，图12(B)、图12(C)示出将受热部90投影到与轴线CL垂直的投影面上而得到的投影图。与图4所示的第1实施方式的差异仅在于，在朝向轴线方向观察的情况下，将受热部90与隔膜42接合的接合部99b呈环状这一点。接合部99b是在受热部90与隔膜42(进而与受压部40)焊接时熔融而成的部分(以下，将接合部99b也称为“焊接部99b”或者“焊接痕99b”)。这样的接合部99b是使受热部90与隔膜42一体化而成的部分。另外，接合部99b包含受热部90的成分和隔膜42的成分。压力传感器10b的其他部分的结构与第1实施方式的压力传感器10的对应的部分的结构相同。
在图12(B)中示出连接部分93b以及包括连接部分93b的最小包含区域94b的轮廓。连接部分93b是受热部90的后端侧的表面中的接合到隔膜42的部分。在图中，对连接部分93b附加阴影线。在第3实施方式中，连接部分93b对应于受热部90的后端侧的表面中的接合部99b的截面。这样，受热部90中的连接到隔膜42的部分(在此是接合部99b)也可以是具有孔的环状的部分。
在此，在受热部90发生热膨胀的情况下，受热部90中的被环状的接合部99b围绕的部分的变形容易通过接合部99b传递到隔膜42。连接面积Sn表示容易这样传递受热部的变形的部分的最小面积。在第3实施方式中，作为连接面积Sn，优选采用包括连接部分93b的最小包含区域94b的面积。在第3实施方式中，连接部分93b的外周侧的轮廓的形状是大致圆形形状，因此，最小包含区域94b的轮廓的形状与连接部分93b的外周侧的轮廓的形状大致相同。如本实施方式所示，在从受热部至隔膜为止的范围内的轴线方向的位置中的特定的位置上的截面例如如接合部99b的截面那样呈环状的情况下，该特定的位置上的截面的最小包含区域是该环状的截面的被外侧的轮廓(外边缘)围绕的区域。在图12(C)中，对与连接面积Sn对应的区域附加阴影线。并且，使用这样的连接面积Sn计算出的比例Sn/Sd优选处于上述优选的范围内。由此，推测为能够实现良好的压力误差Ep。
此外，在第3实施方式中，也推测为，通过采用从受热部90的厚度t、受热部90的角度θ、比例Sn2/Sd、比例Sn/Sd和最小距离d中任意地选择出的1种以上的参数处于各参数的上述优选的范围内的结构，能够实现良好的压力误差Ep。
例如，在第3实施方式中，也与第1、第2实施方式同样地，优选受热部90的厚度t为0.21mm以上(t≥0.21mm)且比例(Sn/Sd)为0.25以下((Sn/Sd)≤0.25)。这样一来，能够使压力误差Ep充分减小。
此外，在图12的实施方式中，受热部90通过接合部99b直接连接于隔膜42。因此，最小距离d是0。另外，受热部90的后端侧的面90f与轴线CL垂直。因此，受热部90的后端侧的面90f与垂直于轴线CL的方向所成的角度θ是0。
E.第4实施方式：
图13是第4实施方式的压力传感器10c的说明图。在图中，示出压力传感器10c的前端侧的一部分的包含轴线CL的平截面。与图8所示的第2实施方式的差异在于，由一个部件120形成受热部90和杆44c这一点(称为“受热杆120”)。压力传感器10c的其他部分的结构与第2实施方式的压力传感器10a的对应的部分的结构相同。
受热杆120具备受热部90以及连接到受热部90的后端侧的杆44c。受热部90的形状与图8的受热部90的形状相同。杆44c的形状是在以轴线CL为中心的圆柱上局部地形成有外径较小的小径部48的形状。与图8的杆44a同样地，杆44c插入到固定部41a和隔膜42a的内周侧的贯通孔，然后，焊接到固定部41a。小径部48位于受热部90与固定部41a之间。受热杆120是作为一个部件而一体地形成的(例如，锻造、削取)。另外，受热杆120在本实施方式中使用不锈钢来形成，但也可以使用其他金属来形成。
压电元件51经由前端侧的电极52和压板54而连接于杆44c。固定部41a、杆44c、前端侧的压板54和电极52整体形成将隔膜42a与压电元件51连接的连接部100c。
在第4实施方式中，受热部90经由杆44c和固定部41a间接地连接于隔膜42a。从受热部90至隔膜42a为止的部分包括受热部90、隔膜42a以及将受热部90与隔膜42a连接的部分。将受热部90与隔膜42a连接的部分包括杆44c中的从连接到固定部41a的部分至连接到受热部90的部分为止的部分以及固定部41a。在第4实施方式中，从受热部90至隔膜42a为止的轴线方向的位置上的与轴线CL垂直的截面中的最小包含区域的面积达到最小的截面是通过小径部48的外径最小的部分的截面。连接面积Sn即最小包含区域的最小面积是杆44c的小径部48的最小外径部分的截面上的最小包含区域的面积(省略图示)。这样，在连接面积Sn较小的情况下，受热部90的变形不易传递到隔膜42a，因此，来自元件部50的信号的误差变小。
受热面积Sn2、有效面积Sd和最小距离d与图8的第2实施方式同样地计算。并且，在第4实施方式中，也推测为，通过采用从受热部90的厚度t、受热部90的角度θ、比例Sn2/Sd、比例Sn/Sd和最小距离d中任意地选择出的1种以上的参数处于各参数的上述优选的范围内的结构，能够实现良好的压力误差Ep。
例如，在第4实施方式中，也与第1～第3实施方式同样地，优选受热部90的厚度t为0.21mm以上(t≥0.21mm)且比例(Sn/Sd)为0.25以下((Sn/Sd)≤0.25)。这样一来，能够使压力误差Ep充分减小。
此外，也可以省略小径部48。在该情况下，连接面积Sn是杆44c中的包括受热部90的后端侧的面与固定部41a的前端侧的端之间的部分的截面在内的最小包含区域的面积。
此外，在第4实施方式中，受热部90的后端侧的面90f与轴线CL垂直。因此，受热部90的后端侧的面90f与垂直于轴线CL的方向所成的角度θ是0。
F.第5实施方式：
F1.压力传感器10d的结构
图14是第5实施方式的压力传感器10d的说明图。该截面是包含轴线CL的平截面。在压力传感器10d中，在图1的压力传感器10中由第2配件80、第3配件35和压紧螺钉32构成的部件是由1个前端配件30d形成的。前端配件30d配置于第1配件20的前端侧，在与第1配件20的前端之间经由接合部26d而接合。接合部26d是在第1配件20与前端配件30d焊接(例如，激光焊接)时熔融而成的部分。在前端配件30d的前端部形成有从前端侧向后端侧扩径的扩径部34d。在将压力传感器10d安装于内燃机的情况下，扩径部34d紧贴到内燃机的汽缸盖500的安装孔510的密封面520。另外，在前端配件30d形成有以中心轴CL为中心的贯通孔即轴孔31d。轴孔31d由大内径部35d以及连接到大内径部35d的后端侧且具有比大内径部35d的内径小的内径的小内径部36d构成。在大内径部35d与小内径部36d之间设置有台阶部39d。台阶部39d形成朝向前端方向Df侧的面。在轴孔31d内从前端侧向后端侧依次配置有与图1的受压部40以及元件部50相同的受压部40和元件部50。受压部40焊接(例如，激光焊接)到前端配件30d的前端部，在前端配件30d的前端堵塞轴孔31d。
第1配件20、受压部40、元件部50、缆线60等的结构与图2的压力传感器10相同，因此，在图14中附加与图2相同的标号，省略其详细说明。杆44、元件部50的前端侧的压板54和电极52整体形成将隔膜42与压电元件51连接的连接部100d。
在隔膜42的前端侧的面接合(例如，激光焊接)有受热部90d。图15是受热部90d的说明图。图15(A)示出受热部90d的立体图，图15(B)示出受热部90d的包含轴线CL的平截面。受热部90d具备以轴线CL为中心的圆盘状的板部93d、从板部93d的外周侧的边缘93do向前端方向Df侧突出的圆筒状的侧壁部92d以及从板部93d的中央部向后端方向Dr侧突出的圆柱状的脚部98d。以下，将侧壁部92d和板部93d整体称为“主部91d”。脚部98d的外径比主部91d的外径小。
侧壁部92d在板部93d的边缘93do的整周上形成。在侧壁部92d形成有沿板部93d的边缘93do排列(即，沿周向排列)的多个贯通孔97d。在本实施方式中，贯通孔97d是由与轴线CL垂直的两个内表面以及与轴线CL平行的两个内表面围绕的大致矩形形状的孔。
图15(B)中的尺寸H1是贯通孔97d的轴线方向的尺寸，是多个贯通孔97d的与轴线CL平行的方向的长度(即，大小)的最大值。一个贯通孔97d的轴线方向的尺寸在与轴线CL平行的直线通过一个贯通孔97d的内表面上的两点的情况下是将这两点连结的线段的长度的最大值。尺寸H1是多个贯通孔97d各自的轴线方向的尺寸中的最大值。在图15(B)的实施方式中，贯通孔97d沿径向延伸。因此，尺寸H1与贯通孔97d在与轴线CL平行的方向上的长度相同。
图15(C)、图15(D)示出侧壁部92d的与轴线CL垂直的截面。图15(C)示出未通过多个贯通孔97d的第1截面CS1，图15(D)示出通过多个贯通孔97d的第2截面CS2。
图15(C)所示的外周长C1是第1截面CS1上的侧壁部92d的外周的长度。在本实施方式中，侧壁部92d的形状是沿轴线CL延伸的大致圆筒，因此，外周长C1与根据受热部90d的外径D2而计算出的圆的周长相同。
图15(D)所示的壁长C2是在第2截面CS2上与侧壁部92d的外周面对应的部分的长度的合计值。在图15(D)中，壁长C2是粗线所示的部分的长度的合计值。壁长C2是从外周长C1减去贯通孔97d的周向的长度而得到的剩余值。此外，在第5实施方式中，多个贯通孔97d配置成沿着周向均匀地分布。
侧壁部92d、板部93d和脚部98d使用不锈钢来一体地形成(例如，锻造、削取)。也可以在分别形成侧壁部92d、板部93d和脚部98d中的两个部分或者三个部分之后，通过焊接等使这些部分一体化。另外，也可以采用其他材料(例如，低碳钢等钢、各种金属材料)。
如图14所示，受热部90d经由接合部99d接合到隔膜42(进而接合到受压部40)。接合部99d是在受热部90d与隔膜42(进而与受压部40)焊接时熔融而成的部分(例如，激光焊接)。接合部99d形成于受热部90d的中央部。
另外，如图所示，受热部90d配置于汽缸盖500的安装孔510内。具体来说，受热部90d位于安装孔510的前端方向Df侧的部分530内(也称为“前端部530”)。侧壁部92d的外周面922d与安装孔510的前端部530的内周面相对。
元件部50具备两个电极52、被两个电极52夹着的压电元件51、配置于前端侧的电极52的前端侧的压板54以及从后端侧的电极52向后端方向Dr依次排列的引线部53、压板54、绝缘板55。如图14所示，压板54、电极52、压电元件51、电极52、引线部53、压板54、绝缘板55从前端侧向后端侧依次层叠。绝缘板55的后端侧的面支撑于前端配件30d的台阶部39d。杆44的后端部49接触到前端侧的压板54的前端侧的面。如后所述，压板54具有以轴线CL为中心的贯通孔54h。杆44的后端部49具有插入到该贯通孔54h的突出部。该突出部的后端面接触于前端侧的电极52的前端侧的面。压电元件51经由前端侧的电极52和压板54连接于杆44。杆44、前端侧的压板54和电极52整体形成连接隔膜42与压电元件51的连接部100d。
在制造压力传感器10d时，从前端配件30d的前端侧将元件部50插入到轴孔31d(具体来说，大内径部35d)内。元件部50的引线部53的端子部56预先与细径导线74以及热缩管72一体化。然后，从前端配件30d的小内径部36d的前端侧插入细径导线74，从小内径部36d的后端侧拉出细径导线74。进而，将受压部40配置于元件部50的前端侧。然后，将隔膜42的边缘42o与前端配件30d焊接，形成接合部45。杆44的长度以对元件部50施加适当的预载荷的方式来预先决定。其后，将受热部90d焊接到隔膜42而形成接合部99d。
然后，将从前端配件30d(具体来说，小内径部36d)的后端侧拉出的细径导线74的后端以及内部导体65的前端与平板导线75焊接。另外，将接地导线76的前端部与前端配件30d的后端部焊接。进而，使缆线60穿入第1配件20的轴孔21内，将第1配件20的前端与前端配件30d的后端焊接，形成接合部26d。其后，将熔融橡胶注入到第1配件20的轴孔21内，利用橡胶层填满轴孔21内(未图示)，完成压力传感器10d。通过形成橡胶层，提高压力传感器10d内的防水性，并且还提高防振性。此外，也可以代替熔融橡胶而将熔融树脂注入到轴孔21内。
在图14所示的第5实施方式中，通过受热部90d来抑制隔膜42的热膨胀。因此，与图5的参考例相比，在第5实施方式中，能够减小来自元件部50的信号的误差。
F2.关于侧壁部92d的贯通孔97d：
F2-1.关于模拟：
为了研究受热部90d的侧壁部92d的贯通孔97d与气体的流动的关系，进行模拟。图16、图17是在模拟中使用的模型的概略图。图16示出第5实施方式的压力传感器10d的模型，图17示出参考例的压力传感器10z的模型。在图中，示出包含轴线CL的平截面的一部分。图16的平截面示出通过贯通孔97d的平截面。图中的小箭头表示气体的流动的方向。图示的气体的流动表示基于有限要素法的模拟的结果。此外，在图中，省略受热部90d与隔膜42之间的间隙952d中的气体的流动的方向的图示。
在图16中示出汽缸盖500的安装孔510的前端部530、压力传感器10d的前端配件30d、隔膜42和受热部90d各自的一部分的包含轴线CL的平截面。将隔膜42和前端配件30d简化为塞满内容物的一个部件。在模拟中，将图示的各尺寸设定为以下的值。
侧壁部92d的内径D1＝7.85mm
侧壁部92d的外径D2＝8.45mm
安装孔510的前端部530的内径D3＝9mm
汽缸盖500的外径D4＝20mm
第1余隙CL1＝0.275mm
第2余隙CL2＝0.5mm
第1余隙CL1是受热部90d的侧壁部92d与前端部530之间的间隙951d在径向上的距离。第2余隙CL2是受热部90d的板部93d与隔膜42之间的间隙952d在与轴线CL平行的方向上的距离。
在图17所示的参考例的压力传感器10z中，将图16的受热部90d置换成参考例的受热部90z。参考例的模型的其他部分的结构与图16的实施方式的模型的对应的部分的结构相同。受热部90z是以轴线CL为中心的圆盘状的板部，在不具备侧壁部92d这一点上与受热部90d不同。受热部90z的外径D2与图16的受热部90d的外径D2相同。受热部90z在与轴线CL平行的方向上的厚度与图16的主部91d的厚度相同。
在图16、图17的各模型中，上述参数D2、D3、D4、CL1、CL2是共同的。设为汽缸盖500的前端侧是燃烧室600。设为在各部件500、90d、90z、42、30d之间的间隙和燃烧室600内充满标准的空气。设为没有穿过各部件500、90d、90z、42、30d的外表面的气体的移动。并且，从燃烧室600向后端方向Dr施加最大16MPa的压力。对由施加该压力引起的空气的流动随时间的变化进行模拟。
如图16所示，在实施方式的模型中，气体从燃烧室600朝向后端方向Dr流动。然后，在受热部90d的附近，气体流的方向朝向径向的外侧变化。特别是，在实施方式的模型中，气体在侧壁部92d的内周侧沿着板部93d的前端方向Df侧的面931d朝向径向的外侧流动。然后，气体从贯通孔97d流出到侧壁部92d与汽缸盖500之间的间隙951d。
不过，在燃烧室内，有可能由于燃料的燃烧而产生碳。有时会由于这样的碳流入到用于受热的部件与隔膜之间而产生不良情况。例如，有时碳附着于隔膜而使隔膜的特性发生变化。
在图16的下部示出间隙951d的附近的放大图。图中的位置CP表示碳粒子的通过位置的例子(以下，将碳粒子也简称为“粒子”)。位置SP表示碳粒子的开始位置。在模拟中，将碳粒子配置于四个开始位置SP。配置于开始位置SP的粒子通过气体流而移动到其他位置。在模拟中，多次重复进行向开始位置SP的粒子的配置，然后，计算出各粒子的位置随时间的变化。在模拟中，将碳粒子的粒径设定为1×10-9m，将碳粒子的密度设定为2kg/m3。
具体来说，四个开始位置SP配置于受热部90d的侧壁部92d的前端方向Df侧的端部的附近。四个开始位置SP沿径向以0.1mm间隔排列。内周侧的两个开始位置SP位于侧壁部92d的前端方向Df侧，外周侧的两个开始位置SP位于间隙951d的前端方向Df侧。这四个开始位置SP位于汽缸盖500的安装孔510的前端部530内。在模拟中，在这样的四个开始位置SP处，在从开始施加压力起的0.1ms的时间内均匀地分散配置100个粒子(在本模拟中，每0.001ms配置1个粒子)。100个粒子均匀地分散配置于四个开始位置SP。
图中的最里侧位置CPm是粒子所通过的多个位置中的最靠后端方向Dr侧的位置。流入距离dx是以受热部90d的板部93d的后端方向Dr侧的面932d为基准的直至最里侧位置CPm在与轴线CL平行的方向上的位置为止的与轴线CL平行的距离，表示碳粒子的流入距离。“dx＝0”表示碳粒子的最里侧位置CPm处于与面932d相同的位置。“dx＞0”表示碳粒子的最里侧位置CPm处于比面932d靠后端方向Dr侧的位置，“dx＜0”表示碳粒子的最里侧位置CPm处于比面932d靠前端方向Df侧的位置。
如图16所示，在实施方式的模型中，气体从贯通孔97d流出到间隙951d。从贯通孔97d向间隙951d流出的气体作为抑制碳粒子穿过间隙951d的空气幕而发挥功能。这样，通过流过贯通孔97d的气体，抑制碳粒子通过间隙951d而流入到间隙952d。
如图17所示，在参考例的模型中，气体从燃烧室600流向后端方向Dr。然后，在受热部90z的附近，气体流的方向朝向径向的外侧变化。与图16的实施方式的模型不同，气体在受热部90z的外周面与汽缸盖500之间的间隙951d中流向后端方向Dr侧。
在图17的下部示出间隙951d的附近的放大图。在参考例的模拟中，也在与图16的实施方式的模拟相同的条件下，将碳粒子配置于四个开始位置SP。与图16的模型不同，在参考例的模型中，碳粒子从开始位置SP通过间隙951d到达受热部90z与隔膜42之间的间隙952d。最里侧位置CPm位于比受热部90z的后端方向Dr侧的面932z靠后端方向Dr侧的位置(dx＞0)。此外，受热部90z的面932z的形状和位置分别与图16的板部93d的后端方向Dr侧的面932d的形状和位置相同。流入距离dx表示以面932z为基准的碳粒子的流入距离。
通常，如果碳粒子到达间隙952d，则来自元件部50的信号的误差可能变大。具体来说，到达间隙952d的碳粒子可能附着于隔膜42。如果碳粒子附着于隔膜42，则隔膜42的物理特性可能变化。例如，与隔膜42的厚度增大的情况同样地，相对于燃烧室内的压力的隔膜42的变形量可能变小。其结果是，来自元件部50的信号的误差可能变大。
为了抑制来自元件部50的信号的误差，优选使碳粒子不到达间隙952d。例如，图16、图17的流入距离dx优选为0以下。图18是示出图16的实施方式的压力传感器10d和图17的参考例的压力传感器10z各自的流入距离dx的模拟结果的曲线图。如图所示，实施方式的压力传感器10d的流入距离dx小于0。另一方面，参考例的压力传感器10z的流入距离dx大于0。这样，受热部90d具备板部93d以及从板部93d的边缘向前端方向Df侧突出的侧壁部92d，并且，将沿板部93d的边缘排列的多个贯通孔97d形成于侧壁部92d，从而能够抑制碳流入到受热部90d的后端方向Dr侧(受热部90d与隔膜42之间的间隙952d)。
F2-2.关于尺寸H1和比例C2/C1：
图19是示出壁长C2与外周长C1的比例以及贯通孔97d的尺寸H1的组合不同的多个模型的流入距离dx的曲线图。横轴表示比例(C2/C1)，纵轴表示流入距离dx。1个数据点表示1种模型的模拟结果。尺寸H1为0.2mm、0.3mm和0.5mm中的某一者。比例C2/C1为0.4、0.5、0.6、0.7中的某一者。比例C2/C1的调整是通过调整壁长C2(即，贯通孔97d的周向的长度)来进行的。参数D1、D2、D3、D4、CL1、CL2(图16)各自的值分别与在图16中说明的模型的值相同。此外，在图18的压力传感器10的模型中，尺寸H1为0.3mm，比例C2/C1为0.6。
如图19所示，在尺寸H1相同的情况下，比例C2/C1越小，则流入距离dx越小。其理由推测为如下。比例C2/C1越小，则贯通孔97d的周向的长度越长。如上所述，在侧壁部92d的外周侧的间隙951d中的贯通孔97d的附近，通过从贯通孔97d流出的气体来抑制碳的流入。因此，比例C2/C1越小，则碳粒子越不易穿过间隙951d到达间隙952d。
另外，在比例C2/C1相同的情况下，尺寸H1越大，则流入距离dx越小。其理由推测为如下。尺寸H1越大，则贯通孔97d越大，因此，从贯通孔97d流向间隙951d的气体的每单位时间的量增大。通过该气体量的增大，抑制碳的流入。因此，尺寸H1越大，则碳粒子越不易穿过间隙951d到达间隙952d。
此外，如图19的曲线图所示，实现了0以下的流入距离dx的尺寸H1与比例C2/C1的组合如下所述。
H1＝0.2mm：C2/C1＝0.4、0.5
H1＝0.3mm：C2/C1＝0.4、0.5、0.6
H1＝0.5mm：C2/C1＝0.5、0.6、0.7
也可以使用上述8种模型的值来确定尺寸H1和比例C2/C1的优选的范围。例如，也可以采用尺寸H1为0.3mm以上且比例C2/C1为0.6以下的范围。另外，也可以采用尺寸H1为0.2mm以上且比例C2/C1为0.5以下的范围。另外，也可以采用尺寸H1为0.5mm以上且比例C2/C1为0.7以下的范围。
在任意情况下，尺寸H1越大，则越能够增大从贯通孔97d流向间隙951d的气体量，因此，尺寸H1越大，则越能够抑制碳粒子通过间隙951d流入到间隙952d。因此，作为尺寸H1的上限，推测为能够采用比受热部90d的侧壁部92d的与轴线CL平行的方向的长度小的任意值。
另外，由于比例C2/C1越小，则间隙951d中的碳粒子容易穿过的部分(即，没有贯通孔97d的部分)越小，因此，比例C2/C1越小，则越能够抑制碳粒子通过间隙951d流入到间隙952d。因此，作为比例C2/C1的下限，能够采用大于0的各种值。通常，比例C2/C1越小，则侧壁部92d的强度越降低，因此，作为比例C2/C1的下限，优选采用能够实现侧壁部92d的实用强度的值。
此外，推测为尺寸H1和比例C2/C1的优选的范围不限于上述模型的结构，还能够应用于其他各种结构。例如，受热部90d的内径D1和外径D2、安装孔510的前端部530的内径D3、第1余隙CL1等参数的值也可以与上述模型的值不同。在该情况下，也推测为，与尺寸H1和比例C2/C1处于优选的范围外的情况相比，在尺寸H1和比例C2/C1处于上述优选的范围内的情况下能够使流入距离dx变小。
F2-3.关于侧壁部92d与板部93d的连接部分：
图20是第6实施方式的受热部的说明图。在图中，示出受热部90d2的包含轴线CL的平截面的一部分。与图15所示的第5实施方式的受热部90d的差异仅在于，侧壁部92d的内周侧的面921d与板部93d的前端方向Df侧的面931d之间的连接部分940d2被倒圆角这一点(在图15的实施方式中，侧壁部92d的内周侧的面921d与板部93d的前端方向Df侧的面931d之间的连接部分940d形成直角的角部)。受热部90d2的其他部分的结构与图15的受热部90d的对应的部分的结构相同。
图中的半径R是在包含轴线CL的平截面上形成面921d、931d的连接部分940d2(即，内周侧的角部940d2)的圆弧的半径。被倒圆角的角部940d2能够将沿板部93d的前端方向Df侧的面931d流向径向的外侧的气体GS顺畅地引导到贯通孔97d。这样，被倒圆角的角部940d2能够抑制从贯通孔97d向外周侧流出的气体的流速的降低。
图19的曲线图的数据点Db表示使用图20的受热部90d2的模型的模拟结果。该模型是将H1＝0.3mm且C2/C1＝0.7的第5实施方式的模型的连接部分940d(图16)置换成被倒圆角的连接部分940d2(图20)而得到的。与该第1实施方式的模型的数据点Da相比，流入距离dx变小。这样，与直角的连接部分940d相比，被倒圆角的连接部分940d2能够抑制碳粒子的流入。其理由被推测为是由于能够抑制从贯通孔97d向外周侧流出的气体的流速的降低。
此外，无论参数D1、D2、D3、D4、CL1、CL2、C1、C2(图15、图16)的值等受热部的各部的结构如何，被倒圆角的连接部分940d2都能够将沿板部93d的前端方向Df侧的面931d流向径向的外侧的气体顺畅地引导到贯通孔97d。因此，推测为通过使用被倒圆角的连接部分940d2，无论受热部的各部的结构如何，都能够抑制碳粒子的流入。在任意情况下，都推测为半径R越大，则抑制碳粒子的流入的效果越高。例如，被倒圆角的连接部分的半径R优选为0.2mm以上。作为半径R的上限，能够采用各种值。例如，也可以采用侧壁部92d(图20)的贯通孔97d的后端方向Dr侧的端部97dE与板部93d的前端方向Df侧的面931d之间的与轴线CL平行的方向的距离dd以下的值。
F2-4.关于贯通孔97d的方向：
图21是第7、第8实施方式的受热部的其他实施方式的说明图。图21(A)、图21(B)示出受热部90d3、90d4的包含轴线CL且通过贯通孔97d3、97d4的平截面的一部分。图中的角度Ah表示从内周侧朝向外周侧的方向相对于与轴线CL垂直的方向的角度。“Ah＝0”表示与轴线CL垂直的方向。“Ah＜0”表示倾斜朝向后端方向Dr的方向(图21(A))。“Ah＞0”表示倾斜朝向前端方向Df的方向(图21(B))。
在图21(A)的第7实施方式中，将贯通孔97d3设置于受热部90d3的侧壁部92d3。该贯通孔97d3的延伸方向的角度Ah小于0。具体来说，贯通孔97d3的后端方向Dr侧的内表面US1的延伸方向的角度Ah小于0。虽然省略图示，贯通孔97d3的前端方向Df侧的内表面BS1的延伸方向的角度Ah与后端方向Dr侧的内表面US1的角度Ah相同。受热部90d3的其他部分的结构与图15所示的受热部90d的对应的部分的结构相同。
在图21(B)的第8实施方式中，将贯通孔97d4设置于受热部90d4的侧壁部92d4。该贯通孔97d4的延伸方向的角度Ah大于0。具体来说，贯通孔97d4的后端方向Dr侧的内表面US2的延伸方向的角度Ah大于0。虽然省略图示，贯通孔97d4的前端方向Df侧的内表面BS2的延伸方向的角度Ah也与后端方向Dr侧的内表面US2的角度Ah相同。受热部90d4的其他部分的结构与图15所示的受热部90d的对应的部分的结构相同。
图22是示出使用图21(A)的实施方式的模型和图21(B)的实施方式的模型的模拟结果的曲线图。横轴表示贯通孔97d3、97d4的后端方向Dr侧的内表面US1、US2的角度Ah，纵轴表示流入距离dx。作为角度Ah，评价-50、-40、-20、0、+20(度)这5个值。此外，在5种模型中，贯通孔97d3、97d4的尺寸H1(多个贯通孔97d3、97d4的与轴线CL平行的方向的长度(即，大小)的最大值)为0.5mm，比例C2/C1为0.6。其他部分的结构(例如，参数D1、D2、D3、D4、CL1、CL2)与在图16中说明的模型的对应的部分的结构相同。
如图22所示，与角度Ah小的情况相比，在角度Ah大的情况下，流入距离dx较小。其理由推测为如下。从贯通孔97d3、97d4向外周侧流出的气体容易朝向角度Ah的方向流动。因此，与角度Ah较小的情况相比，在角度Ah较大的情况下，气体在侧壁部92d3、92d4的外周侧容易朝向前端方向Df侧流动。例如，气体容易从贯通孔97d3、97d4在间隙951d(图16)内流向前端方向Df侧。因此，与角度Ah叫啊小的情况相比，在角度Ah较大的情况下，能够抑制碳粒子在侧壁部92d3、92d4的外周侧(例如，间隙951d(图16))向后端方向Dr侧移动。其结果是，能够抑制碳粒子流入到板部93d与隔膜42之间的间隙952d。
另外，如图所示，即使在角度Ah小于0的情况下，也能够实现小于0的流入距离dx。其理由推测为如下。比间隙951d靠后端方向Dr侧的空间(包括间隙952d)比燃烧室600小。能够从贯通孔97d3通过间隙951d向后端方向Dr侧移动的气体的量仅是从贯通孔97d3向间隙951d流出的气体的量的一部分。因此，即使在角度Ah小于0的情况下，从贯通孔97d3流出的气体的一部分也可能在间隙951d内流向前端方向Df侧。其结果是，抑制碳粒子在间隙951d内向后端方向Dr侧移动。
实现了0以下的流入距离dx的角度Ah为-40、-20、0、+20(度)。也可以使用上述4个值来确定角度Ah的优选的范围(下限以上且上限以下的范围)。具体来说，也可以将上述4个值中的任意值用作角度Ah的优选的范围的下限。例如，角度Ah优选为-40度以上，特别优选为-20度以上，最优选为0度以上。另外，也可以将这些值中的下限以上的任意值用作上限。例如，角度Ah优选为+20度以下。
此外，角度Ah越大，则在侧壁部92d3、92d4的外周侧气体越容易向前端方向Df侧流动。因此，角度Ah也可以大于上述4个值中的最大值即+20度。不过，在角度Ah过大的情况下，难以制造受热部。因此，角度Ah的上限优选以能够容易地制造受热部的方式来决定，例如，角度Ah优选为45度以下。
此外，推测为角度Ah的优选的范围不限于上述模型的结构，还能够应用于其他各种结构。例如，上述参数D1、D2、D3、D4、CL1、CL2、C1、C2、H1等的结构也可以与上述模型的值不同。在该情况下，也推测为，与角度Ah处于优选的范围外的情况相比，在角度Ah处于上述优选的范围内的情况下，能够使流入距离dx变小。
F2-5.关于贯通孔的周向的分布：
图23示出侧壁部92d的与轴线CL垂直的截面的一部分。在图中，示出以轴线CL为中心的中心角是90度的角度范围AR内包含的部分CS3(称为“部分截面CS3”)。部分截面CS3是通过贯通孔97d的截面。图中的部分外周长C1a是在图15(A)、图15(C)中说明的外周长C1中的包含在角度范围AR(即，部分截面CS3)内的部分的长度。在图23的实施方式中，侧壁部92d的形状是大致圆筒状。因此，部分外周长C1a是外周长C1的四分之一。部分壁长C2a是在图15(A)、图15(D)中说明的壁长C2中的包含在角度范围AR(即，部分截面CS3)内的部分的长度。
为了在围绕轴线CL的环状的间隙951d(图16)的整周上抑制碳粒子的流入，多个贯通孔97d优选沿周向大致均匀地分布。例如，在以轴线CL为中心的中心角为90度的任意方向的角度范围AR内，比例C2a/C1a优选为预先确定的上限以下。根据该结构，抑制从轴线CL观察时在一部分的方向上比例C2a/C1a过度地变大。即，抑制气体从贯通孔97d向外周侧的流动偏向侧壁部92d的整周中的一部分的范围。因此，能够抑制在环状的间隙951d内形成碳粒子容易向后端方向Dr侧移动的部分。其结果是，能够抑制碳粒子流过侧壁部92d的外周侧而流入到受热部90d与隔膜42之间的间隙952d的情况。在上述模拟的各模型中，多个贯通孔沿着周向均匀地分布。因此，在任意方向的角度范围AR内，比例C2a/C1a与比例C2/C1大致相同。
如果考虑图19的模拟结果，则比例C2a/C1a优选为0.7以下，特别优选为0.6以下，最优选为0.5以下。此外，作为比例C2a/C1a的下限，能够采用大于0的各种值。在此，优选采用能够实现侧壁部92d的实用强度的值。
比例C2a/C1a的优选的范围不限于图15的实施方式，也能够应用于其他各种结构(例如，图20、图21(A)、图21(B)的实施方式)。在任意情况下，都推测为，在以轴线CL为中心的中心角为90度的任意方向的角度范围AR内，如果比例C2a/C1a处于上述优选的范围内，则与处于优选的范围外的情况相比，能够使流入距离dx变小。
G.变形例：
(1)在上述第2～第4实施方式中，受热部90的后端侧的面90f与垂直于轴线CL的方向所成的角度θ是0，但不限于此。图24是示出第2实施方式的变形例的图。如图24(A)所示，在包含轴线CL的截面上，受热部90的后端侧的面90f也可以随着朝向径向外侧而向前端侧倾斜。在该情况下，角度θ优选为20度以内。这样一来，能够抑制高温的燃烧气体流入到间隙95a，能够进一步降低传递到隔膜42a的热量。其结果是，能够进一步抑制隔膜42a的热膨胀，进而能够减小来自元件部50的信号的误差。
另外，如图24(B)所示，在包含轴线CL的截面上，受热部90的后端侧的面90f也可以随着朝向径向外侧而向后端侧倾斜。在该情况下，角度θ也优选为20度以内。这样一来，即使在受热部90暴露于高温的燃烧气体而发生变形的情况下，也能够抑制受热部90与隔膜42a发生干涉，进而能够减小来自元件部50的信号的误差。
(2)在上述第1～第4实施方式中，作为用于将受热部与隔膜连接的结构，能够采用各种结构。例如，如图2、图12的实施方式所示，也可以将受热部90与隔膜42直接连接。另外，如图8、图13的实施方式所示，受热部90与隔膜42a也可以经由其他要素(在图8、图13的例子中是杆44a、44c和固定部41a)间接地连接。
另外，在图2的实施方式中，也可以在受热部90与隔膜42之间配置间隔件。作为间隔件，例如也可以采用以轴线CL为中心的圆柱状的部件。在此，隔膜42(进而受压部40)和间隔件整体也可以作为一个部件而一体地形成(例如，锻造、削取)。作为替代，受热部90与间隔件整体也可以作为一个部件而一体地形成(例如，锻造、削取)。这样的间隔件也能够配置于比隔膜42靠前端侧处来代替隔膜42受热，因此，能够称为受热部的一部分。另外，将受热部90与隔膜42接合的接合部(例如，在焊接时熔融而成的焊接部(焊接痕))也可以形成为从受热部90通过间隔件达到隔膜42。这样的接合部可以在朝向轴线方向观察的情况下遍及间隔件的整体地形成，作为替代，也可以形成于间隔件的一部分。在将接合部形成于间隔件的一部分的情况下，如图2的间隙95所示，可能在通过接合部而彼此连接的间隔件与隔膜之间形成较小的间隙。在该情况下，最小距离d为0。
在任意情况下，受热部(或者具备受热部的部件)都可以通过焊接而连接到隔膜或者与隔膜连接的其他要素。作为焊接的种类，可以采用激光焊接，作为替代，也可以采用其他种类的焊接(例如，电阻焊接)。在通过焊接进行接合的情况下，将受热部(或者具备受热部的部件)与隔膜(或者与隔膜连接的其他要素)接合的接合部是在焊接时通过焊接而接合的两个部件熔融而成的部分。这样的接合部是使通过焊接而接合的两个部件一体化而成的部分。另外，接合部包括通过焊接而接合的两个部件各自的成分。另外，作为这样的接合部的结构，能够代替图2、图8、图12的接合部99、99a、99b的结构而采用其他各种结构。例如，在朝向轴线方向观察的情况下，也可以形成彼此隔开的多个接合部。例如，也可以形成以围绕轴线CL的方式配置的三个或者四个接合部。在形成彼此隔开的多个接合部的情况下，受热部中的被多个接合部围绕的区域内的变形与被多个接合部围绕的区域外的变形相比，较容易经由多个接合部传递到隔膜。因此，作为连接面积Sn，可能采用包括多个接合部在内的最小包含区域的面积。例如，在形成三个接合部的情况下，作为连接面积Sn，能够采用包括三个接合部的三个截面在内的大致三角形状的最小包含区域的面积。在形成四个接合部的情况下，作为连接面积Sn，能够采用包括四个接合部的四个截面在内的大致四边形形状的最小包含区域的面积。
在任意情况下，作为受热部与隔膜之间的间隙在与轴线平行的方向上的最小距离d，都优选采用隔膜的燃烧室侧的表面与受热部之间的距离。
(3)作为将隔膜42、42a与压电元件51连接的连接部的结构，能够采用其他各种结构来代替图2的连接部100的结构、图8的连接部100a的结构和图13的连接部100c的结构。例如，也可以省略前端侧的压板54，使杆44、44a、44c仅接触到元件部50的要素中的前端侧的电极52。另外，也可以省略前端侧的压板54和电极52，将压电元件51直接连接到杆44、44a、44c。在该情况下，杆44、44a、44c作为电极而发挥功能。另外，在图8、图13的实施方式中，也可以省略固定部41a，将隔膜42a直接接合到杆44a、44c。另外，在图8、图13的实施方式中，隔膜42a和杆44a、44c也可以作为一个部件而一体地形成(例如，锻造、削取)。在该情况下，也能够将隔膜42a连接于杆44a、44c。
在任意情况下，连接部都优选包括杆，将隔膜直接或者间接地连接到杆中的第1部分，将压电元件51直接或者间接地连接到杆中的相比第1部分靠后端侧的第2部分。第2部分位于比第1部分靠后端侧的位置的理由是由于通常元件部50配置于比受到燃烧室内的压力的隔膜靠后端侧的位置。在此，作为杆中的连接到元件部50(即，压电元件51)的第2部分，能够采用杆的任意的部分来代替杆的后端部(例如，图2的后端部49、图8的后端部49a)。例如，也可以将元件部50(例如，电极52)连接到杆的外周面。在该情况下，也可以呈圆环状地形成电极52和压电元件51，将杆插入到电极52和压电元件51的贯通孔内。
(4)作为元件部50的结构，能够采用其他各种结构来代替图2、图3的结构。例如，也可以省略前端侧的压板54和后端侧的压板54中的至少一方。另外，端子部56也可以直接连接到电极52。另外，电极52和压电元件51也可以不是配置于轴线CL上的圆盘状的板状部件，而是围绕轴线CL的圆环状的板状部件，也可以是配置于特定的周向上的远离轴线CL的位置的部件。通常，元件部50优选构成为包括压电元件，能够将来自压电元件的信号输出到压力传感器的外部。另外，作为具有根据隔膜受到的压力而变化的电特性的装置，能够代替压电元件而采用具有根据通过隔膜和连接部受到的载荷而变化的电特性(例如，电压、电阻值等)的各种装置。例如，也可以采用应变仪。
(5)作为受热部的结构，代替图2、图8、图12、图13的受热部90的结构，能够采用能够代替隔膜而承受来自燃烧室的热量的各种结构。例如，朝向轴线方向观察到的受热部的形状也可以不是圆而是矩形。通常，受热部优选是配置于隔膜的前端侧且直接或者间接地连接于隔膜的板状的部件。此外，受热部的厚度t在上述各实施方式中是恒定的，但也可以根据例如径向的位置或者根据周向的位置而发生变化。在该情况下，作为受热部的厚度t，采用受热部中的除去与隔膜连接的部分之外的部分的平均厚度。并且，该平均厚度t优选为0.21mm以上。
(6)在上述实施方式(例如，图2、图8)中，将隔膜42、42a接合到由第2配件80与第3配件35形成的筒状的壳体，然后，在壳体中容纳元件部50。作为这样的壳体的结构，能够采用筒状的各种结构来代替使用第2配件80与第3配件35的结构。例如，第2配件80与第3配件35整体也可以由一个部件形成。另外，第2配件80与压紧螺钉32整体也可以由一个部件形成。另外，第2配件80、第3配件35与压紧螺钉32也可以由一个部件形成。
在任意情况下，隔膜都可以通过焊接而连接到壳体。作为焊接的种类，既可以采用激光焊接，作为替代，也可以采用其他种类的焊接(例如，电阻焊接)。在任意情况下，在焊接时隔膜与壳体熔融而成的部分都形成将隔膜与壳体接合的接合部。这样的接合部是使隔膜与壳体一体化而成的部分。并且，接合部包括隔膜的成分与壳体的成分。作为与有效面积Sd对应的区域的轮廓，能够采用在隔膜的表面中的连接到壳体的表面上将壳体与隔膜接合的接合部的内周侧的轮廓(例如，图6(F)、图9(F)的接合部45的轮廓45i)。
(7)作为用于将来自元件部50的信号引导到压力传感器的外部的结构，能够采用其他各种结构来代替使用缆线60的结构。例如，也可以将端子配件配置到压力传感器10的后端侧，通过中轴来连接端子配件与元件部50的端子部56。在该情况下，能够通过端子配件和第1配件20而取得来自元件部50的信号。
(8)在第5～第8实施方式中，作为受热部的结构，能够采用其他各种结构来变成上述各实施方式的结构。例如，在图21(A)、图21(B)的实施方式中，贯通孔97d3、97d4的前端侧的内表面BS1、BS2的角度Ah也可以与后端侧的内表面US1、US2的角度Ah不同。后端侧的内表面US1、US2的角度Ah也可以处于上述优选的范围内，前端侧的内表面BS1、BS2的角度Ah也可以处于上述优选的范围外。在任意情况下，沿板部93d的前端侧的面931d流向侧壁部92d3、92d4的气体GS都首先不到达前端侧的内表面BS1、BS2，而是到达后端侧的内表面US1、US2。因此，从贯通孔97d3、97d4流到外周侧的气体容易朝向后端侧的内表面US1、US2的延伸方向(即，后端侧的内表面US1、US2的角度Ah的方向)流动。因此，如果后端侧的内表面US1、US2的角度Ah处于上述优选的范围内，则能够抑制碳粒子在侧壁部92d3、92d4的外周侧(例如，间隙951d(图16))向后端方向Dr侧移动。但是，后端侧的内表面US1、US2的角度Ah也可以处于上述优选的范围外。
(9)在第5～第8实施方式中，作为侧壁部的贯通孔的截面形状(贯通孔的与延伸方向垂直的截面形状)，能够采用其他任意的形状来代替矩形形状。例如，也可以采用圆形形状。在任意情况下，在确定贯通孔的后端侧的内表面的角度Ah的情况下，采用包含轴线CL的平截面中的后端侧的内表面与前端侧的内表面之间的与轴线CL平行的方向的距离最大的平截面上的贯通孔的后端侧的内表面即可。
另外，在多个贯通孔之间，形状也可以不同。另外，在多个贯通孔之间，周向的长度也可以不同。另外，在多个贯通孔之间，轴线方向的尺寸也可以不同。在任意情况下，多个贯通孔的与轴线CL平行的方向的长度的最大值、即多个贯通孔各自的轴线方向的尺寸中的最大的尺寸都优选处于上述尺寸H1的优选的范围内。根据该结构，气体容易从侧壁部的贯通孔流向外周侧，因此，能够抑制碳粒子流过侧壁部的外周侧而流入到受热部与隔膜之间。
(10)在图15(D)中说明的壁长C2根据第2截面CS2的与轴线CL平行的方向的位置而发生变化的情况下，将最小值用作壁长C2即可。另外，在图23中说明的部分壁长C2a根据部分截面CS3的与轴线CL平行的方向的位置而发生变化的情况下，将最小值用作部分壁长C2a即可。
(11)在图20中说明的被倒圆角的连接部分940d2能够不应用于图15的实施方式的结构，而应用于其他各种结构。例如，在图21(A)、图21(B)的实施方式中，也可以应用被倒圆角的连接部分940d2。
(12)在图23中说明的比例C2a/C1a的优选的范围能够不应用于图15的实施方式的结构，而应用于其他各种结构。例如，在图20、图21(A)、图21(B)的实施方式中，也可以应用比例C2a/C1a的优选的范围。不过，在一部分的方向的角度范围AR内，比例C2a/C1a也可以超过上述上限。
(13)在第5～第8实施方式中，如图14所示，在上述各实施方式中，在压力传感器被安装于汽缸盖500的安装孔510的情况下，受热部(例如，受热部90d、90d2、90d3、90d4)配置于安装孔510(具体来说，前端部530)内。不过，受热部的至少一部分也可以配置于安装孔510之外(具体来说，比安装孔的燃烧室侧的开口510o靠燃烧室侧的位置)。在该情况下，也能够通过从受热部的侧壁部的贯通孔流到外周侧的气体来抑制碳粒子流入到受热部与隔膜之间。此外，为了抑制碳粒子的流入，受热部的侧壁部的至少一部分(特别是，后端方向Dr侧的部分)优选配置于安装孔510之内。根据该结构，能够通过从贯通孔流出的气体来抑制碳粒子流过侧壁部与安装孔510之间的间隙(例如，图14的间隙951d)。
(14)在第5～第8实施方式中，作为用于将受热部与隔膜连接的结构，能够采用各种结构。例如，也可以省略图14的脚部98d，将板部93d直接连接到隔膜42。另外，受热部也可以经由其他部件连接到隔膜42。
(15)在第5～第8实施方式中，作为将隔膜42与压电元件51连接的连接部的结构，能够采用其他各种结构来代替图14的连接部100d的结构。例如，也可以省略前端侧的压板54，使杆44仅接触到元件部50的要素中的前端侧的电极52。另外，也可以省略前端侧的压板54与电极52，将压电元件51直接连接到杆44。在该情况下，杆44作为电极而发挥功能。
(16)在第5～第8实施方式中，作为容纳压电元件51的壳体的结构，能够采用筒状的各种结构来代替在图14中说明的前端配件30d的结构。例如，也可以是大内径部35d与小内径部36d彼此分离的其他部件。在该情况下，例如，也可以是，在大内径部35d的内周面形成内螺纹，在小内径部36d的外周面形成外螺纹，将小内径部36d从大内径部35d的后端侧拧入到大内径部35d内。在该情况下，通过调整拧入小内径部36d的情况下的小内径部36d的旋转次数，能够调整预载荷。在任意情况下，隔膜都可以通过焊接而连接到壳体的前端侧。
以上，基于实施方式、变形例来说明了本发明，但上述发明的实施方式是为了容易理解本发明，而并非限定本发明。本发明在不脱离其主旨以及权利要求书的情况下能够进行变更、改进，并且在本发明中包括其等价物。
产业上的可利用性
本发明能够适当地应用于具备隔膜和受热部的压力传感器。
标号说明
10、10a、10b、10c、10d...压力传感器；20...第1配件；21...轴孔；22...螺纹部；24...工具卡合部；26、26d...焊接部；30d...前端配件；31、31d...轴孔；34、34d...扩径部；35...第3配件；35d...大内径部；36...轴孔；36d...小内径部；39...轴孔；39d...台阶部；40、40a...受压部；41a...固定部；42、42a...隔膜；42f...受压面；43、43a...连接部分；44、44a、44c...杆；44c...杆；45...焊接部；48...小径部；49、49a...后端部；49a...后端部；50...元件部；51...压电元件；52...电极；53...引线部；54...压板；54h...贯通孔；55...绝缘板；55h...贯通孔；56...端子部；57...圆盘部；60...缆线；61...封套；62...外部导体；63...导电涂层；64...绝缘体；65...内部导体；72...热缩管；74...细径导线；75...平板导线；76...接地导线；80...第2配件；81...轴孔；89...焊接部；90、90d、90d2、90d3、90d4...受热部；91d...主部；92d、92d3、92d4...侧壁部；93、93a、93b...连接部分；93d...板部；94、94a、94b...最小包含区域；94a...最小包含区域；94b...最小包含区域；95、95a...间隙；97d、97d3、97d4...贯通孔；97dE...端部；98d...脚部；99、99a、99b、99d...焊接部；100、100a、100c、100d...连接部；120...受热杆；500...汽缸盖；600...燃烧室；940d、940d2...连接部分。

Claims (11)

1.一种压力传感器，包括：
筒状的壳体；
隔膜，经由接合部而接合到所述壳体的前端侧，并在与所述壳体的轴线交叉的方向上扩展，对应于所受到的压力而发生挠曲；
传感器部，配置在所述壳体内，具有根据所述压力而变化的电特性；
连接部，将所述隔膜与所述传感器部连接；以及
受热部，配置于所述隔膜的前端侧，直接或者间接地连接于所述隔膜，并且受热，
所述压力传感器的特征在于，
将最小包含区域的面积的最小值设为连接面积Sn，所述最小包含区域为在与所述轴线垂直的截面上包含从所述受热部至所述隔膜为止的部分的截面且轮廓的全长最小的假想区域，
在将所述隔膜和所述受热部投影到与所述轴线垂直的投影面上的情况下，当将所述投影面上被所述接合部围绕的区域的面积设为隔膜有效面积Sd时，满足(Sn/Sd)≤0.25。
2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，
当将所述投影面上所述受热部的面积设为受热面积Sn2时，满足(Sn2/Sd)≥0.8。
3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，
满足(Sn2/Sd)≥1.0。
4.根据权利要求2或3所述的压力传感器，其特征在于，
当将所述受热部与所述隔膜之间的间隙在与所述轴线平行的方向上的最小距离设为最小距离d时，满足d≤0.5mm。
5.根据权利要求2或3所述的压力传感器，其特征在于，
满足(Sn/Sd)≤0.1。
6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，
所述受热部包括板状的受热板，
当将所述受热板的厚度设为t时，满足t≥0.21mm。
7.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征在于，
在包含所述轴线的截面上，所述受热板的后端侧的面与垂直于所述轴线的方向所成的角度θ的绝对值为20度以内。
8.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，
所述受热部包括：
板部，在与所述轴线交叉的方向上扩展；以及
侧壁部，从所述板部的边缘向所述前端侧突出，
所述侧壁部在所述板部的边缘的整周上形成，
在所述侧壁部形成有沿所述板部的边缘排列的多个贯通孔，
所述多个贯通孔在与所述轴线平行的方向上的长度的最大值为0.3mm以上，
当将与所述轴线垂直且未通过所述多个贯通孔的所述侧壁部的截面上所述侧壁部的外周长设为外周长C1，并将与所述轴线垂直且通过所述多个贯通孔的所述侧壁部的截面上与所述侧壁部的外周面对应的部分的长度的合计值设为壁长C2时，满足(C2/C1)≤0.6。
9.根据权利要求8所述的压力传感器，其特征在于，
所述侧壁部的内周面与所述板部的所述前端侧的面之间的连接部分被倒圆角。
10.根据权利要求8或9所述的压力传感器，其特征在于，
在以所述轴线为中心的中心角为90度的任意方向的角度范围内，
当将所述外周长C1中的包含在所述角度范围内的部分的长度设为部分外周长C1a，并将所述壁长C2中的包含在所述角度范围内的部分的长度设为部分壁长C2a时，满足(C2a/C1a)≤0.6。
11.根据权利要求8或9所述的压力传感器，其特征在于，
在包含所述轴线的所述侧壁部的平截面上，当将从内周侧朝向外周侧的方向中的与所述轴线垂直的方向的角度设为0度，将从内周侧朝向外周侧的方向中的向所述前端侧倾斜的方向的角度设为正的角度，并将从内周侧朝向外周侧的方向中的向后端侧倾斜的方向的角度设为负的角度时，所述贯通孔的所述后端侧的内表面的角度为-40度以上且20度以下。
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Thermal micropressure sensor for pressure monitoring in a minute package;Wang S N , Mizuno K , Fujiyoshi M , et al.;《Journal of Vacuum Science》;20011231;全文 *

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