JP2018021775A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 変位部材とハウジングとを弾性的に連結する弾性部材が燃焼ガスに晒されたとしても、圧力の検知精度を低下させることを抑制できる圧力センサを提供する。【解決手段】 ハウジング内に挿通されて軸線方向に変位可能な変位部材と、変位部材及びハウジングに連結して圧力を検知するセンサ部であり、センサ素子と、センサ素子を載置する載置部、変位部材と載置部とを連結し、変位部材の変位をセンサ素子に伝達する伝達部、及び載置部とハウジングとを連結し、ハウジングに固定された本体固定部とを有するセンサ部と、ハウジング及び本体固定部の少なくとも何れか一方と変位部材とに接合される弾性部材と、を備える圧力センサであり、伝達部の先端向き部が、変位部材の後端向き部に軸線方向に係合してなり、変位部材が軸線方向の先端側に移動した際に、伝達部の先端向き部と変位部材の後端向き部とが離間する。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの燃焼室内の燃焼圧等の圧力を検知するための圧力センサに関する。

従来より、ディーゼルエンジンの内燃機関における燃焼室内の燃焼圧を検知する圧力センサが知られている。この圧力センサは、燃焼室内に変位部材を露出させた状態でハウジングをエンジンヘッドに取り付け、燃焼室内の燃焼圧（燃焼ガス圧）を変位部材で受圧させ、これに伴う変位部材の変位を圧電素子や歪ゲージ（ゲージ）等を有するセンサ部によって検知する。さらに、ディーゼルエンジンの始動を補助するために使用されるグロープラグに、上述の圧力センサの機能を加えた圧力センサ付きグロープラグも知られている（特許文献１参照）。

特許文献１の圧力センサ付きグロープラグは、図８、図９に示すように、筒状の主体金具１０Ａと、この主体金具１０Ａの先端側に保持された筒状で金属製の外筒３０Ａ、この外筒３０Ａに保持された棒状のセラミックヒータ２０Ａと、センサ部５０Ａとを有する。このうち、セラミックヒータ２０Ａ及び外筒３０Ａは、燃焼圧に応じて軸線方向ＨＪ（軸線ＡＸに沿う方向）に変位可能に配置されている。

センサ部５０Ａは、図９に示すように、変位伝達部材５１Ａと、センサ支持部材５３Ａと、ダイアフラム部材５５Ａと、センサ素子５７Ａとを主に有する。このうち、変位伝達部材５１Ａは、図８、図９に示すように、一方の端部が外筒３０Ａに溶接されて溶接部Ｗ３Ａが形成されると共に、他方の端部がダイアフラム部材５５Ａに接続することで、外筒３０Ａとダイアフラム部材５５Ａとを連結している。これにより、変位伝達部材５１Ａは、セラミックヒータ２０Ａ及び外筒３０Ａの変位をダイアフラム部材５５Ａに伝達することができる。一方、センサ支持部材５３Ａは、図８、図９に示すように、一方の端部が主体金具１０Ａに固定（さらには溶接）されると共に、他方の端部がダイアフラム部材５５Ａに接続することで、主体金具１０Ａとダイアフラム部材５５Ａとを連結している。

さらに、特許文献１の圧力センサ付きグロープラグには、図８に示すように、センサ部５０よりも軸線方向ＨＪの先端側ＧＳにおいて、主体金具１０Ａの内周面と外筒２０Ａの外周面との間の環状空間ＫＡＡに配置され、セラミックヒータ２０Ａ及び外筒３０Ａが軸線方向ＨＪに変位することを許容しながら、セラミックヒータ２０Ａ及び外筒３０Ａを保持する弾性部材４０Ａが配置されている。この弾性部材４０Ａは、一方の端部が外筒３０Ａに溶接されて溶接部Ｗ２Ａが形成されると共に、他方の端部がセンサ支持部材５３Ａに溶接されて溶接部Ｗ１Ａが形成されており、弾性部材４０Ａは、セラミックヒータ２０Ａ及び外筒３０Ａと主体金具１０Ａ及びセンサ支持部材５３Ａとを連結している。

このような構成の圧力センサ付きグロープラグは、図１０に示すように、セラミックヒータ２０Ａ及び外筒３０Ａが燃焼圧Ｆ（図１０の矢印）を受圧し、軸線方向ＨＪの後端側ＧＫに向かって変位すると、外筒３０Ａと溶接されている変位伝達部材５１Ａが外筒３０Ａと同様に後端側ＧＫに向かって移動する。一方、センサ支持部材５３Ａは、主体金具１０Ａに固定されているため、軸線方向ＨＪの後端側ＧＫに向かっては移動せず、センサ支持部材５３Ａと外筒３０Ａとを連結する弾性部材４０Ａ自身が弾性変形することになる。この結果、ダイアフラム部材５５Ａが撓み、ダイアフラム部材５５Ａに載置されたセンサ素子５７Ａがこのダイアフラム部材５５Ａの撓みを検知することになる。

特開２０１５−１４８３８６号公報

特許文献１の圧力センサ付きグロープラグは、弾性部材４０Ａに燃焼ガスが晒される構造となっており、図１１に示すように、弾性部材４０Ａが燃焼ガスに晒されると、熱膨張して先端側ＧＳに延びることがある（図１１の矢印Ｔ）。これは、弾性部材４０Ａの他方の端部は、主体金具１０Ａに固定されているセンサ支持部材５３Ａに溶接されているため、弾性部材４０Ａが後端側ＧＫに延びることを規制している。これに対し、弾性部材４０Ａの一方の端部は、変位可能な外筒３０Ａ（及びセラミックヒータ２０Ａ）に溶接されているため、弾性部材４０Ａが先端側ＧＳに延びることを規制していないからである。

弾性部材４０が先端側ＧＳに延びると、これに伴い、弾性部材４０Ａの一方の端部に溶接された外筒３０Ａ及びセラミックヒータ２０Ａまでもが、先端側ＧＳに移動する。すると、外筒３０Ａに一方の端部が溶接された変位伝達部材５１Ａが外筒３０Ａと同様に先端側ＧＳに向かって移動することとなる。一方、センサ支持部材５３Ａは、先端側ＧＳに向かっては移動しない。そのため、図１１に示すように、ダイアフラム部材５５Ａが、燃焼圧Ｆを受圧した場合とは逆に撓み、ダイアフラム部材５５Ａに載置されたセンサ素子５７Ａがこのダイアフラム部材５５Ａの撓みを検知することになる。その結果、圧力センサ付きグロープラグの燃焼圧の検知精度を低下する虞があった。

なお、この課題は、特許文献１の圧力センサ付きグロープラグに限らず、例えば、ヒータ機能を有さない変位部材であっても、同様の構成を有していれば、同様の課題が生じる。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、変位部材とハウジングとを弾性的に連結する弾性部材が燃焼ガスに晒されたとしても、圧力の検知精度を低下させることを抑制できる圧力センサを提供することを目的とする。

本発明の圧力センサは、軸線方向に延びる筒状のハウジングと、前記ハウジング内に挿通され、前記軸線方向の先端部が受圧することで前記軸線方向に変位可能な棒状の変位部材と、前記変位部材及び前記ハウジングに連結し、圧力を検知するセンサ部であり、前記変位部材の前記軸線方向の変位を検知するセンサ素子と、センサ素子を載置する載置部、前記変位部材と前記載置部とを連結し、前記変位部材の前記軸線方向の変位を前記センサ素子に伝達する伝達部、及び前記載置部と前記ハウジングとを連結する本体固定部とを含み、前記本体固定部が前記ハウジングに固定されたセンサ部と、前記センサ部よりも前記軸線方向の先端側に配置され、前記ハウジング及び前記本体固定部の少なくとも何れか一方と前記変位部材とに接合される弾性部材と、を備える圧力センサであって、
前記伝達部の先端向き部と前記変位部材の後端向き部とが軸線方向に係合してなり、前記変位部材が前記軸線方向の先端側に移動した際に、前記伝達部の先端向き部と前記変位部材の後端向き部とが離間してなる、ことを特徴とする。

本発明の圧力センサによれば、伝達部の先端向き部と変位部材の後端向き部とが軸線方向に係合してなり、変位部材が前記軸線方向の先端側に移動した際に、伝達部の先端向き部と前記変位部材の後端向き部とが離間してなる。このため、弾性部材が熱膨張により先端側に延び、これに伴い変位部材までもが先端側に移動したとしても、伝達部の先端向き部が変位部材の後端向き部から離間して、伝達部材が先端側に移動することを抑制できる。その結果、載置部が変形することを抑制できる。一方、変位部材の先端側が受圧した際には、変位部材が後端側に向かって変位すると、変位部材の後端向き部が伝達部の先端向き部を押圧することで、伝達部も変位部材に伴って後端側に移動し、載置部が変形する。このように、変位部材が受圧した時のみ載置部を変形させることができ、圧力センサの燃焼圧の検知精度の低下を抑制できる。

さらに、本発明の圧力センサは、前記伝達部と前記変位部材とは非接合であることが好ましい。このように、伝達部と変位部材とが非接合であることで、変位部材が前記軸線方向の先端側に移動した際に、伝達部の先端向き部と変位部材の後端向き部とを容易に離間させることが可能な圧力センサの構造を得ることができる。

さらに、本発明の圧力センサは、前記変位部材には、自身の外側面から前記軸線方向に交差する方向に突出する凸部を有し、前記凸部の後端向き部に、前記伝達部の先端向き部が当接してなる、ことが好ましい。このように、変位部材に凸部を設け、この凸部の後端向き面に伝達部の先端向き部を当接させることで、圧力センサの燃焼圧の検知精度の低下を抑制すること可能な圧力センサの構造を得ることができる。

さらに、本発明の圧力センサは、前記凸部には、前記変位部材の前記外側面と離間しつつ、前記軸線方向の後端側に向かって延びる延設部が設けられており、前記伝達部は、前記延設部の内側面と前記変位部材の前記外側面との間に挿通してなることが好ましい。これにより、伝達部が変位部材と非接合な構成であっても、伝達部材の先端向き部を確実に変位部材の後端向き部に当接させることができる。

実施形態１に係る圧力センサ１の部分破断縦断面図である。 実施形態１に係る圧力センサ１のうち、ヒータ先端部２１及び外筒突出部３１近傍の部位を拡大した拡大縦断面図である。 実施形態１に係る圧力センサ１のうち、弾性部材４０、センサ部５０近傍の部位を拡大した拡大縦断面図である。 実施形態１に係る圧力センサ１のうち、ヒータ後端部２３、接続リング８１及び中軸先端部８３付近を拡大した拡大縦断面図である。 実施形態１の圧力センサ１が燃焼圧Ｆを受圧したときの、セラミックヒータ２０、外筒３０、弾性部材４０、センサ部５０の動きを説明する説明図である。 実施形態１の圧力センサ１の弾性部材４０が燃焼ガスに晒されたときの、セラミックヒータ２０、外筒３０、弾性部材４０、センサ部５０の動きを説明する説明図である。 実施形態２に係る圧力センサ２００のうち、弾性部材４０、センサ部５０近傍の部位を拡大した拡大縦断面図である。 従来の圧力センサ付きグロープラグのうち、弾性部材４０Ａ、センサ部５０Ａ近傍の部位を拡大した拡大縦断面図である。 従来の圧力センサ付きグロープラグのうち、ダイアフラム部材５５Ａ、センサ素子５７Ａ付近を拡大した拡大縦断面図である。 従来の圧力センサ付きグロープラグが受圧したときの、セラミックヒー２０Ａ、外筒３０Ａ、弾性部材４０Ａ、センサ部５０Ａの動きを説明する説明図である。 従来の圧力センサ付きグロープラグの弾性部材４０Ａが燃焼ガスに晒されたときの、セラミックヒータ２０Ａ、外筒３０Ａ、弾性部材４０Ａ、センサ部５０Ａの動きを説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１〜図４に、本実施形態に係る圧力センサ１を示す。なお、図１〜図４において、圧力センサ１及びその主体金具１０の軸線ＡＸに沿う方向を軸線方向ＨＪとし、軸線方向ＨＪのうち、セラミックヒータ２０が配置された側（図中下側）を先端側ＧＳ、これと反対側（図中上側）を後端側ＧＫとする。

この圧力センサ１は、ディーゼルエンジン（図示外）の燃焼室内にセラミックヒータ２０及び外筒３０を露出させた状態でエンジンヘッドに取り付けられ、燃料の着火促進を図ることに加えて、燃焼室内の燃焼圧（燃焼ガス圧）を検知するのに利用される。この圧力センサ１は、主体金具１０、セラミックヒータ２０、外筒３０、弾性部材４０、センサ部５０等から構成されている。

このうち主体金具１０は、軸線方向ＨＪに貫通する軸孔１０ｈを有する筒状で金属製（具体的には炭素鋼またはステンレス鋼）の部材である。この主体金具１０は、先端側ＧＳに位置する筒状の先端キャップ部材１１と、後端側ＧＫに位置する筒状の後端キャップ部材１５と、これらの間に位置して軸線方向ＨＪに延びる筒状の金具本体部材１３とからなる（図１参照）。先端キャップ部材１１の後端部１１ｋと金具本体部材１３の先端部１３ｓとは、後述するセンサ支持部材５３のフランジ部５３ｃを介して接合（具体的には溶接）されている（図３参照）。また、金具本体部材１３の後端部１３ｋと後端キャップ部材１５の先端部１５ｓとは、直接、接合（具体的には溶接）されている（図１参照）。

先端キャップ部材１１の先端部１１ｓ（図３参照）は、先端側ＧＳに向かうほど径小の先細り形状である。この先端部１１ｓのテーパ状をなす外周面１１ｓｍは、圧力センサ１をエンジンヘッド（図示外）に取り付けた際に、プラグホールの座面に圧接されて、燃焼室内の気密性を確保する。また、金具本体部材１３のうち後端側ＧＫ（図１参照）の部位には、この圧力センサ１をエンジンヘッドに取り付けるための雄ネジを有する取付部１３ｄが設けられている。また、後端キャップ部材１５のうち後端側ＧＫの部位には、断面形状が六角形状で、この圧力センサ１をエンジンヘッドに取り付ける際に工具を係合させる工具係合部１５ｅが設けられている。また、この後端キャップ部材１５には、後端キャップ部材１５の後端１５ｂよりも後端側ＧＫに突出する形態で、円筒状をなす封止用の樹脂（コネクタ）部材１７が装填されている。

次に、セラミックヒータ２０について説明する。セラミックヒータ２０は、軸線方向ＨＪに延びる丸棒状で、先端が半球状に曲面加工された形状を有するセラミック製のヒータである。具体的には、このセラミックヒータ２０は、絶縁性セラミック（具体的には窒化珪素質セラミック）からなるセラミック基体２６の内部に、導電性セラミック（具体的には導電成分として炭化タングステンを含有する窒化珪素質セラミック）からなる発熱抵抗体２７が埋設されている。

このうち発熱抵抗体２７は、発熱部２７ｃと、一対のリード部２７ｄ，２７ｅと、一対の電極取出部２７ｆ，２７ｇとからなる。発熱部２７ｃ（図２参照）は、先端側ＧＳに配置されて、Ｕ字状に曲げ返された形状をなし、通電時に高温に発熱する。また、一対のリード部２７ｄ，２７ｅ（図２〜図４参照）は、発熱部２７ｃの両端に繋がり、後端側ＧＫに向けて互いに平行に延びる。また、一対の電極取出部２７ｆ，２７ｇ（図３及び図４参照）は、後端側ＧＫで一対のリード部２７ｄ，２７ｅと繋がる一方、セラミック基体２６の外周面２６ｍに露出する。一方の電極取出部２７ｇは、他方の電極取出部２７ｆよりも後端側ＧＫに位置している。

このセラミックヒータ２０は、外筒３０に保持されている。具体的には、セラミックヒータ２０のうち、ヒータ先端部２１（図２参照）が外筒３０の先端３１ａよりも先端側ＧＳに突出し、ヒータ後端部２３（図３及び図４参照）が外筒３０の後端３３ｂよりも後端側ＧＫに突出し、ヒータ先端部２１とヒータ後端部２３との間に位置するヒータ中間部２２（図２〜図４参照）が外筒３０の内部に配置される形態で、外筒３０に保持されている。また、セラミックヒータ２０は、後述するように、外筒３０と共に軸線方向ＨＪに変位可能に主体金具１０に保持されている。

このセラミックヒータ２０のヒータ後端部２３は、接続リング８１（図３及び図４参照）を介して、中軸部材８３（図４参照）に接続されている。接続リング８１は、軸線方向ＨＪに延びる円筒状で金属製（具体的にはステンレス鋼製）の部材である。この接続リング８１は、主体金具１０の軸孔１０ｈ内で、後述する変位伝達部材５１及びセンサ支持部材５３の径方向内側に配置されている。接続リング８１のうち先端側ＧＳの部位には、セラミックヒータ２０のヒータ後端部２３が圧入されている。一方、接続リング８１のうち後端側ＧＫの部位には、中軸部材８３の中軸先端部８３ｓの嵌合部８３ｓａが圧入されている。これにより、セラミックヒータ２０の一方の電極取出部２７ｇが、接続リング８１を介して中軸部材８３に電気的に接続される。

中軸部材８３は、軸線方向ＨＪに延びる丸棒状で金属製（具体的には炭素鋼またはステンレス鋼）の部材である。この中軸部材８３は、主体金具１０の軸孔１０ｈに主体金具１０から離間した状態で挿通されている。また、この中軸部材８３のうち先端側ＧＳの部位は、後述する変位伝達部材５１及びセンサ支持部材５３の径方向内側に、これらから離間して配置されている。この中軸部材８３は、先端側ＧＳに位置する径大な中軸先端部８３ｓと、この中軸先端部８３ｓよりも径小で、中軸先端部８３ｓから後端側ＧＫに延びる中軸胴部８３ｃとからなる。中軸先端部８３ｓのうち先端側ＧＳの嵌合部８３ｓａには、前述のように、接続リング８１が圧入されている。

次に、外筒３０について説明する。外筒３０（図２〜図４参照）は、軸線方向ＨＪに延びる円筒状で金属製の部材である。この外筒３０は、外径は軸線方向ＨＪにわたって等しい一方、内径が先端側ＧＳの部位で大きく、後端側ＧＫの部位で小さくされた段付き形状を有する。

この外筒３０は、主体金具１０にセラミックヒータ２０と共に軸線方向ＨＪに変位可能に保持されている。具体的には、外筒突出部３１（図２参照）が主体金具１０の先端１１ｓａよりも先端側ＧＳに突出し、外筒孔内部３３（図３及び図４参照）が主体金具１０の軸孔１０ｈ内に配置された状態で、後述する弾性部材４０、変位伝達部材５１及びセンサ支持部材５３等を介して、主体金具１０に軸線方向ＨＪに変位可能に保持されている。

その一方で、外筒３０は、圧入（締まり嵌め）により、セラミックヒータ２０のヒータ中間部２２を保持している。具体的には、外筒３０のうち外筒突出部３１は、自身の内部のセラミックヒータ２０を離間しつつ包囲している。従って、外筒突出部３１の内周面３１ｎとセラミックヒータ２０の外周面２０ｍとの間には、隙間ＳＡが全周にわたり形成されている。

一方、外筒３０のうち外筒孔内部３３は、先端側ＧＳに位置して前述の外筒突出部３１と連なるヒータ離間部３４と、これよりも後端側ＧＫに位置するヒータ保持部３５とから構成される。このうちヒータ離間部３４は、自身の内部のセラミックヒータ２０を離間しつつ包囲している。従って、ヒータ離間部３４の内周面３４ｎとセラミックヒータ２０の外周面２０ｍとの間にも、隙間ＳＢが全周にわたり形成されている。

なお、このヒータ離間部３４には、後述する弾性部材４０が溶接されている。ヒータ離間部３４のうち、弾性部材４０が溶接された部位を溶接部３４ｃとする。また、ヒータ離間部３４のうち、溶接部３４ｃよりも先端側ＧＳに位置して外筒突出部３１に連なる部位を、先端側部３４ｓとし、溶接部３４ｃよりも後端側ＧＫに位置してヒータ保持部３５に連なる部位を、後端側部３４ｋとする。
一方、ヒータ保持部３５では、圧入（締まり嵌め）により、自身の内部にセラミックヒータ２０を保持している。また、このヒータ保持部３５において、セラミックヒータ２０の一方の電極取出部２７ｆが、外筒３０と電気的に接続される。

また、後端側部３４ｋには、凸部３６が設けられており、この凸部３６の後端向き面３６ｍには、後述する変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍが当接している。この凸部３６は、軸線方向ＨＪに交差する方向に周方向に亘って突出している。この凸部３６と変位伝達部材５１との関係については後述する。

次に、弾性部材４０について説明する。弾性部材４０（図３参照）は、筒状で金属製（具体的にはステンレス鋼製）の部材である。この弾性部材４０は、主体金具１０の内周面（具体的には先端キャップ部材１１の内周面１１ｎ）と外筒３０の外周面３０ｍとの間の環状空間ＫＡに配置されている。

具体的には、この弾性部材４０は、外筒側部４１と、金具側部４５と、これらの間に位置する中間変形部４３とからなる。弾性部材４０のうち外筒側部４１は、先端側ＧＳに位置する円筒状の部位であり、自身の内部に外筒３０を保持する。具体的には、この外筒側部４１は、外筒３０のうちヒータ離間部３４の溶接部３４ｃに、周方向全周にわたって溶接され、溶融部Ｗ２が形成される。また、金具側部４５は、外筒側部４１よりも径大な円筒状で後端側ＧＫに位置する部位であり、後述するセンサ支持部材５３を介して主体金具１０に保持される。具体的には、この金具側部４５は、センサ支持部材５３の支持先端部５３ｓに外嵌して周方向全周にわたって溶接され、溶融部Ｗ１が形成される。更に、センサ支持部材５３は、後述するように、主体金具１０に周方向全周にわたって溶接されているので、弾性部材４０の金具側部４５は、溶接により間接に主体金具１０に固定されている。

このような形態で、弾性部材４０は、外筒３０及びセラミックヒータ２０を主体金具１０に保持させると共に、主体金具１０の先端キャップ部材１１の内周面１１ｎと外筒３０の外周面３０ｍとの間の環状空間ＫＡを軸線方向ＨＪに気密に分割するシール部材として機能する。このため、圧力センサ１の先端側ＧＳから環状空間ＫＡに入り込んだ燃焼ガスが、環状空間ＫＡを通じて外筒３０の後端側ＧＫまで入り込むのを防止できる。

更に、弾性部材４０の中間変形部４３は、セラミックヒータ２０及び外筒３０の軸線方向ＨＪの変位に伴って変形する部位である。具体的には、中間変形部４３は、円環板状のメンブレン（薄膜）をなしており、この中間変形部４３が変形して、セラミックヒータ２０及び外筒３０の軸線方向ＨＪの変位を許容する。
なお、この弾性部材４０は、外筒３０と主体金具１０との間を電気的にも接続するので、セラミックヒータ２０の一方の電極取出部２７ｆは、外筒３０及び弾性部材４０を介して、主体金具１０に電気的に接続される。また、この弾性部材４０は、セラミックヒータ２０の熱を主体金具１０を介してエンジンヘッドへ逃がす熱伝達部材としても機能する。

次に、センサ部５０について説明する。センサ部５０は、変位伝達部材５１と、センサ支持部材５３と、ダイアフラム部材５５と、センサ素子５７と、一対の配線５８と、集積回路５９とから構成される。このうち変位伝達部材５１（図３及び図４参照）は、軸線方向ＨＪに延びる筒状で金属製（具体的にはステンレス鋼製）の部材である。この変位伝達部材５１は、主体金具１０の軸孔１０ｈ内で、センサ支持部材５３の径方向内側に、かつ、弾性部材４０よりも後端側ＧＫに配置されている。この変位伝達部材５１は、外筒３０を遊嵌状に包囲してなり、外筒３０と非接合となっている。なお、外筒３０の外径φ１と変位伝達部材５１の内径φ２との径差（φ２−φ１）が、０ｍｍ＜（φ２−φ１）≦４ｍｍとなることが好ましい。また、変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍは、前述したように、凸部３６の後端向き面３６ｍに当接している。一方で、この変位伝達部材５１の後端側ＧＫには、ダイアフラム部材５５が接続している。

センサ支持部材５３（図３及び図４参照）は、軸線方向ＨＪに延びる筒状で金属製（具体的にはステンレス鋼製）の部材である。このセンサ支持部材５３は、主体金具１０の軸孔１０ｈ内で、変位伝達部材５１の径方向外側に配置されている。このセンサ支持部材５３は、筒状の支持先端部５３ｓと、その後端側ＧＫに位置する径大なフランジ部５３ｃと、このフランジ部５３ｃから後端側ＧＫに延びる筒状の支持本体部５３ｋとからなる。このうち支持先端部５３ｓには、前述のように、弾性部材４０の金具側部４５が外嵌して溶接されている。また、フランジ部５３ｃは、主体金具１０の先端キャップ部材１１の後端部１１ｋと金具本体部材１３の先端部１３ｓとの間に挟持された状態で、主体金具１０に溶接されている。また、支持本体部５３ｋの後端側ＧＫには、ダイアフラム部材５５が接続している。

ダイアフラム部材５５（図４参照）は、金属製（具体的にはステンレス鋼製）の部材であり、その後端側ＧＫの主面に、センサ素子５７が接合されている。このセンサ素子５７は、ピエゾ抵抗体を有する半導体歪みゲージであり、ダイアフラム部材５５の撓み変形に伴って自身の抵抗値が変化する。また、集積回路５９は、図１中に破線で示すように、主体金具１０の後端キャップ部材１５の内部に配置されており、センサ素子５７から後端側ＧＫに引き出された一対の配線５８を介して、センサ素子５７と接続されている。この集積回路５９は、センサ素子５７の抵抗値を用いて電気信号を外部に出力する。

次に、実施形態１の圧力センサ１のセラミックヒータ２０が燃焼圧を受圧したときの、セラミックヒータ２０、外筒３０、弾性部材４０、及びセンサ部５０の動きを説明する。図５は、圧力センサ１が燃焼圧Ｆを受圧したときの、セラミックヒータ２０、外筒３０、弾性部材４０、センサ部５０の動きを説明する説明図である。図５に示すように、セラミックヒータ２０（特に、ヒータ先端部２１）が燃焼圧Ｆを受圧すると、セラミックヒータ２０及び外筒３０が軸線方向ＨＪの後端側ＧＫに向かって変位する。また、外筒３０に設けられた凸部３６の後端向き面３６ｍが変位伝達部材５１の先端向き面５１に当接しているため、セラミックヒータ２０及び外筒３０と同様に、変位伝達部材５１が後端側ＧＫに向かって移動する。

一方、センサ支持部材５３は、主体金具１０（図３、図４参照）に固定されているため、軸線方向ＨＪの後端側ＧＫに向かっては移動せず、センサ支持部材５３と外筒３０とを連結する弾性部材４０自身が弾性変形することになる。この結果、ダイアフラム部材５５が撓み、ダイアフラム部材５５に載置されたセンサ素子５７がこのダイアフラム部材５５の撓みを検知する。

次に、実施形態１の圧力センサ１の弾性部材４０が燃焼ガスに晒されたときの、セラミックヒータ２０、外筒３０、弾性部材４０、センサ部５０の動きを説明する。図６は、圧力センサ１の弾性部材４０が燃焼ガスに晒されたときの、セラミックヒータ２０、外筒３０、弾性部材４０、センサ部５０の動きを説明する説明図である。図６に示すように、弾性部材４０が燃焼ガスに晒されると、弾性部材４０は熱膨張して先端側に延びる（図６の矢印Ｔ）。これは、前述したとおり、弾性部材４０の金具側部４５は、センサ支持部材５３の支持先端部５３ｓに溶接されており、更に、センサ支持部材５３は、主体金具１０に溶接されているため、弾性部材４０は後端側ＧＫに延びることを規制している。これに対し、弾性部材４０の外筒側部４１は、変位可能な外筒３０に溶接されているため、弾性部材４０が先端側ＧＳに延びることを規制していないからである。

すると、弾性部材４０が先端側に延びることに伴い、外筒３０及びセラミックヒータ２０までもが、先端側に移動する。しかしながら、従来とは異なり、実施形態１の圧力センサ１では、変位伝達部材５１が外筒３０に遊嵌状に包囲しつつ、外筒３０と変位伝達部材５１とは非接合であるため、外筒３０及びセラミックヒータ２０が先端側ＧＳに移動したとしても、変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍが凸部３６の後端向き面３６ｍから離間して、変位伝達部材５１が先端側に移動することを抑制できる。その結果、ダイアフラム部材５５が変形することがない。

以上のように、実施形態１の圧力センサ１は、変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍと外筒３０の凸部３６の後端向き面３６ｍとが軸線方向ＨＪに係合してなり、セラミックヒータ２０及び外筒３０が軸線方向ＨＪの先端側ＧＳに移動した際に、変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍと外筒３０の後端向き面３６ｍとが離間してなる。このため、弾性部材４０が燃焼圧に曝されたとしても、図６に示したように、変位伝達部材５１が先端側ＧＳに移動することなく、その結果、ダイアフラム部材５５が変形する（撓む）ことが無い。一方、セラミックヒータ２０が燃焼圧Ｆを受圧した際には、変位伝達部材５１も外筒３０に伴って後端側ＧＫに移動し、ダイアフラム部材５５が変形する（撓む）。このように、セラミックヒータ２０が燃焼圧Ｆを受圧した時のみダイアフラム部材５５を変形させる（撓ませる）ことができ、圧力センサ１の燃焼圧の検知精度の低下を抑制できる。

さらに、実施形態１の圧力センサ１は、変位伝達部材５１と外筒３０とは非接合である。これにより、セラミックヒータ２０及び外筒３０が軸線方向ＨＪの先端側ＧＳに移動した際に、変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍと外筒３０の後端向き面３６ｍとを容易に離間させることが可能な圧力センサ１の構造を得ることができる。

また、実施形態１の圧力センサ１は、外筒３０に凸部３６を有し、凸部３６の後端向き面３６ｍに変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍを当接している。これにより、圧力センサ１の燃焼圧の検知精度の低下を抑制することが可能な圧力センサ１の構造を得ることができる。

なお、実施形態１のハウジング１０が特許請求の範囲の「ハウジング」に相当し、セラミックヒータ２０、外筒３０、接続リング８１、及び中軸８３が特許請求の範囲の「変位部材」に相当し、ヒータ先端部２１が特許請求の範囲の「（変位部材の）先端部」に相当し、センサ部５０が特許請求の範囲の「センサ部」に相当し、変位伝達部材５１が特許請求の範囲の「伝達部」に相当し、センサ支持部材５３が特許請求の範囲の「本体固定部」に相当し、ダイアフラム５５が特許請求の範囲の「載置部」に相当し、弾性部材４０が特許請求の範囲の「弾性部材」に相当し、凸部３６が特許請求の範囲の「凸部」に相当する。

次に、実施形態２の圧力センサ２００について、説明する。なお、実施形態２の圧力センサ２００は、実施形態１の圧力センサのうち、外筒３０に設けられる凸部３６の形状が異なるだけであり、その他の部位については実施形態１の圧力センサ１と同様である。よって、以下の説明では、実施形態２の圧力センサ２００の凸部３６を中心に説明し、その他の部分の説明は、簡略又は省略する。

実施形態２の圧力センサ２００の外筒３０Ｂのうち、後端側部３４ｋＢには、凸部３６Ｂが設けられており、この凸部３６Ｂの後端向き面３６ｍＢには、変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍが当接している。この凸部３６Ｂは、軸線方向ＨＪに交差する方向に周方向に亘って突出している。具体的には、凸部３６Ｂは、外筒３０Ｂの外側面３０ｍＢから軸線方向ＨＪに交差する方向に突出する突出部３６ｎＢと、突出部ｎＢから後端側ＧＫに向かって延びる延設部ｓＢとから形成されている。このうち、延設部３６ｓＢは、外筒３０Ｂの外側面３０ｍＢと離間している。

変位伝達部材５１は、実施形態１と同様に、外筒３０Ｂに遊嵌状に包囲してなり、外筒３０Ｂと非接合となっている。また、変位伝達部材５１は、延設部３６ｓＢの内側面３６ｒＢと外筒３０Ｂの外側面３０ｍＢとの間に挿入されており、凸部３６Ｂ（具体的には、突出部３６ｎＢ）の後端向き面３６ｍＢに、変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍが当接している。

以上のように、実施形態２の圧力センサ２００は、凸部３６Ｂに、外筒３０Ｂの外側面３０ｍＢと離間しつつ、軸線方向ＨＪの後端側ＧＫに向かって延びる延設部３６ｓＢが設けられており、変位伝達部材５１は、延設部３６ｓＢの内側面３６ｒＢと外筒３０Ｂの外側面３０ｍＢとの間に挿通してなる。これにより、変位伝達部材５１が外筒３０Ｂを遊嵌状に包囲しつつ、外筒３０Ｂと非接合な構成であっても、変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍが外筒３０Ｂ（突出部３６ｎＢ）の後端向き面３６ｍＢから脱落することなく、確実に当接させることができる。

なお、実施形態２のハウジング１０が特許請求の範囲の「ハウジング」に相当し、セラミックヒータ２０、外筒３０Ｂ、接続リング８１、及び中軸８３が特許請求の範囲の「変位部材」に相当し、凸部３６Ｂが特許請求の範囲の「凸部」に相当し、延設部３６ｓＢが特許請求の範囲の「延設部」に相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、実施形態１、２では、凸部３６、３６Ｂを外筒３０、３０Ｂに設けていたが、これに限られるものではない。例えば、凸部を、セラミックヒータや、接続リング、更には中軸に設けていても良い。さらには、凸部を、セラミックヒータ、外筒、接続リングや中軸に設けることなく、セラミックヒータ、外筒、接続リング、及び中軸自身が有する後端向き面に、変位伝達部材の先端向き面を当接させても良い。

さらには、実施形態１、２では、凸部３６の後端向き面３６ｍと変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍとが当接していたが、これに限られるものではない。例えば、変位伝達部材５１の先端が、先端側に向かって窄む尖端形状であっても良く、この場合においても、凸部３６の後端向き面３６ｍに変位伝達部材５１の先端が当接していればよい。また、凸部３６の後端向き面３６ｍが軸線方向に沿って縮径または拡径するテーパ面であると共に、変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍが凸部３６の後端向き面３６ｍのテーパ面に倣うテーパ面であっても良い。

また、実施形態１、２では、凸部３６の後端向き面３６ｍと変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍとが環状に亘って当接していたが、これに限られるものではない。例えば、変位伝達部材５１の先端向き面５１ｍと凸部３６の後端向き面３６ｍとが一部において当接していても良い。

また、実施形態１、２では、センサ部５０として、変位伝達部材５１とセンサ支持部材５３とダイアフラム部材５５とを別部材で形成していたが、これに限られるものではない。例えば、変位伝達部材、センサ支持部材、ダイアフラム部材を１部材で形成しても良い。

また、実施形態１、２では、燃焼圧Ｆを受圧する部材として、セラミックヒータ２０を用いたが、これに限られるものではない。例えば、セラミックヒータの代わりに、シース管内にコイル材を配置したチューブ構造のグロープラグであっても良い。さらには、発熱体の機能が必要ない場合には、中実棒状の変位部材であっても良い。

１、２００・・・圧力センサ
１０・・・主体金具
２０・・・セラミックヒータ
３０、３０Ｂ・・・外筒
３６、３６Ｂ・・・凸部
４０・・・弾性部材
５０・・・センサ部
５１・・・変位伝達部材
５３・・・センサ支持部材
５５・・・ダイアフラム部
５７・・・センサ素子

Claims (4)

1. 軸線方向に延びる筒状のハウジングと、
   前記ハウジング内に挿通され、前記軸線方向の先端部が受圧することで前記軸線方向に変位可能な棒状の変位部材と、
   前記変位部材及び前記ハウジングに連結し、圧力を検知するセンサ部であり、
   前記変位部材の前記軸線方向の変位を検知するセンサ素子と、
   センサ素子を載置する載置部、前記変位部材と前記載置部とを連結し、前記変位部材の前記軸線方向の変位を前記センサ素子に伝達する伝達部、及び前記載置部と前記ハウジングとを連結する本体固定部と、
   を含み、前記本体固定部が前記ハウジングに固定されたセンサ部と、
   前記センサ部よりも前記軸線方向の先端側に配置され、前記ハウジング及び前記本体固定部の少なくとも何れか一方と前記変位部材とに接合される弾性部材と、
   を備える圧力センサであって、
   前記伝達部の先端向き部と前記変位部材の後端向き部とが軸線方向に係合してなり、前記変位部材が前記軸線方向の先端側に移動した際に、前記伝達部の先端向き部と前記変位部材の後端向き部とが離間してなる、
   ことを特徴とする圧力センサ。
2. 請求項１に記載の圧力センサであって、
   前記伝達部と前記変位部材とは非接合である
   ことを特徴とする圧力センサ。
3. 請求項１又は請求項２に記載に圧力センサであって、
   前記変位部材には、自身の外側面から前記軸線方向に交差する方向に突出する凸部を有し、
   前記凸部の後端向き部に、前記伝達部の先端向き部が当接してなる、
   ことを特徴とする圧力センサ。
4. 請求項３に記載の圧力センサであって、
   前記凸部には、前記変位部材の前記外側面と離間しつつ、前記軸線方向の後端側に向かって延びる延設部が設けられており、
   前記伝達部は、前記延設部の内側面と前記変位部材の前記外側面との間に挿通してなる
   ことを特徴とする圧力センサ。