JP2018124291A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】流体の圧力変化を直接的に測定することによって、測定される圧力の精度の向上を図ることができる圧力センサを提供する。【解決手段】圧力センサは、磁歪材から形成され、内側を流れる流体の圧力で変形する筒体（１０）と、筒体（１０）の歪みによる磁場の変化を検知する検出部（１００）と、を備え、筒体（１０）は、筒体（１０）の軸方向において湾曲又は屈曲した周壁部（１１）を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、磁歪式の圧力センサに関する。

磁歪式の圧力センサは、磁歪材の歪みによって磁歪材の磁化の方向が変化する逆磁歪効果を利用するセンサである。特許文献１には、エンジンのシリンダに接続される底部分と、カバーとして機能する上部分と、底部分および上部分内を通るとともにシリンダのガスが流入するチャネルとを備える装置が開示されている。チャネルのうちガスの入口側と反対側の端部は閉じられ、チャネル内には管が設けられている。管の壁部は、管の内側の圧力により変形する。また、管の変形は、底部分に設けられ管に接触する第１の測定体と、同じく底部分に設けられ管に接触する第２の測定体とを介して、底部分に設けられた測定ユニットに伝達される。測定ユニットは、磁気弾性センサ、歪みゲージセンサ、又は圧電センサなどから構成される。

特表２００９−５０７２４２号公報

上記した構成の装置では、管内のガスの圧力変化が、チャネル内の管や、底部分を介して間接的に測定される。そのため、管や底部分の製造上の誤差などが累積的に加味された状態でガスの圧力が測定されることとなり、測定される圧力の精度を低下させる要因となっていた。尚、こうした課題は、上述した構成のセンサ装置に限らず、磁歪式の圧力センサにおいては概ね共通したものである。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体の圧力変化を直接的に測定することによって、測定される圧力の精度の向上を図ることができる圧力センサを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する本発明の一態様の圧力センサは、磁歪材から形成され、内側を流れる流体の圧力で変形する筒体と、前記筒体の歪みによる磁場の変化を検知する検出部と、を備え、前記筒体は、当該筒体の軸方向において湾曲した周壁部（すなわち、筒体の軸線を含む面による断面が湾曲部を有する周壁部、あるいは、筒体の軸線に沿って連続的に厚さが変化する部分を有する周壁部）、又は当該筒体の軸方向において屈曲した周壁部（すなわち、筒体の軸線を含む面による断面が屈曲部を有する周壁部、あるいは、筒体の軸線に沿って段階的に厚さが変化する部分を有する周壁部）を備える。

上記構成によれば、流体の圧力を受ける筒体自体が磁歪材からなり、磁歪材の歪みによる磁場の変化が検出部により検知されるので、流体の圧力を受ける受圧部と磁歪材とが別体であるセンサに比べ、流体の圧力変化を直接的に検知することができる。また、筒体の周壁部が筒体の軸方向において湾曲又は屈曲していることによって、筒体の磁場の変化が大きくなるため、磁場の変化を検出しやすくすることができる。

上記圧力センサについて、前記筒体の周壁部は一定の厚さを有してもよく、その場合、前記筒体の軸方向における前記周壁部の一部が前記筒体の径方向内側又は径方向外側に突出していることが好ましい。

上記構成によれば、一定の厚さを有する周壁部の一部が径方向内側又は径方向外側に突出することで、筒体の周壁部は、筒体の軸方向において湾曲又は屈曲する。したがって、周壁部の厚みを変化させて周壁部の内周面又は外周面を突出させる場合に比べ、周壁部の突出量を調整しやすいため、磁場の変化が検出されやすい形状にすることができる。

上記圧力センサについて、前記筒体の周壁部の厚さは当該筒体の軸方向に沿って変化するものであってもよい。
上記構成によれば、周壁部の厚さが、筒体の軸方向において変化することで、筒体の周壁部は、筒体の軸方向において湾曲又は屈曲する。このため、周壁部の厚さが変化する位置に検出部を設けることによって、磁場の変化を検知することができる。

上記課題を解決する本発明の別の態様の圧力センサは、磁歪材から形成され、内側を流れる流体の圧力で変形する筒体と、前記筒体の磁場の変化を検知する検出部と、を備え、前記筒体の周壁部には、当該筒体の軸方向と交差する段差面を備える。

上記構成によれば、流体の圧力を受ける筒体自体が磁歪材からなり、磁歪材の歪みによる磁場の変化が検出部により検知されるので、流体の圧力を受ける受圧部と磁歪材とが別体であるセンサに比べ、流体の圧力変化を直接的に検知することができる。また、筒体の周壁部に筒体の軸方向と交差する段差面を備えることによって、筒体が歪んだときの筒体の軸方向における磁場の変化が大きくなるため、磁場の変化を検出しやすくすることができる。

上記圧力センサについて、前記筒体の外周に設けられるとともに、磁束の方向が当該筒体の軸方向と平行な方向を含む磁場を発生させる磁場発生部を備えることが好ましい。
上記構成によれば、永久磁石や励磁コイルなどの磁場発生部により、筒体の軸方向に沿った磁場が生じるので、筒体が歪んだときの筒体の軸方向に沿った磁場の変化量を大きくすることができる。これにより、検出部によって筒体の軸方向の磁場の変化が検出されやすくなる。

本発明によれば、流体の圧力変化を直接的に測定することによって、測定される圧力の精度の向上を図ることができる。
本発明の他の態様及び利点は、本発明の技術的思想の例を示す図面と共に以下の記載から明らかとなる。

本発明の第１の実施形態の圧力センサの一部を示す斜視図。 第１の実施形態の圧力センサを筒体の軸方向と平行に切断した断面図。 本発明の第２の実施形態の圧力センサの一部を示す斜視図。 第２の実施形態の圧力センサを筒体の軸方向と平行に切断した断面図。 本発明の第３の実施形態の圧力センサの一部を示す斜視図。 第３の実施形態の圧力センサを筒体の軸方向と平行に切断した断面図。 本発明の第４の実施形態の圧力センサを筒体の軸方向と平行に切断した断面図。 第４の実施形態の圧力センサを筒体の径方向と平行（すなわち筒体の軸線と垂直）に切断した断面図。 本発明の第５の実施形態の圧力センサの一部を示す側面図。 第５の実施形態の圧力センサを筒体の軸方向と平行に切断した断面図。 本発明の変形例の圧力センサの一部を示す斜視図。 本発明の変形例の圧力センサを筒体の軸方向と平行に切断した断面図。 本発明の変形例の圧力センサを筒体の径方向と平行に切断した断面図。 変形例の圧力センサを筒体の軸方向と平行に切断した断面図。

（第１の実施形態）
以下、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態の圧力センサについて説明する。本実施形態の圧力センサは、エンジンの排気通路内の圧力を検出するセンサとして用いられる。圧力センサは、排気通路に設けられるか、又は排気通路に接続する流路に設けられる。

図１に示すように、圧力センサは、筒体１０を備えている。筒体１０は、その一方の端部に、排気通路内の排気ガスが導入される導入口１２を備えている。導入口１２から筒体１０内に導入された排気ガスは、筒体１０の内側を流れる。筒体１０の他方の端部は、閉塞されているか、又は別の配管に接続されている。筒体１０が別の配管に接続される場合は、当該配管のうち、筒体１０と接続される端部と反対側の端部が閉塞される。排気通路内の圧力が上昇したときには、筒体１０内の圧力も上昇し、排気通路内の圧力が低下したときには、筒体１０内の圧力も低下する。

筒体１０は、応力を受けることによって磁化の方向が変化する磁歪材からなる。磁歪材としては、例えば、希土類元素と遷移金属元素とを含む希土類‐遷移金属系合金、複数の遷移金属元素を含む遷移金属系合金などが挙げられるが、磁歪材の組成は特に限定されない。また、筒体１０を構成する磁歪材は、弾性を有するとともに、測定対象の流体（ここでは排気ガス）に対する耐熱性および耐食性を有する。

筒体１０の周壁部１１は、一定の厚さを有し、筒体１０の軸方向Ｚ（中心軸）において湾曲している。換言すると、筒体１０は、軸方向Ｚに沿って外径および内径が変化する。さらに換言すると、筒体１０の軸線を含む面による筒体１０の周壁部１１の断面は湾曲部を有している。周壁部１１は、外径および内径が相対的に小さい小径部１５と、小径部１５を挟んだ両側に設けられ外径および内径が相対的に大きい大径部１３，１４とを有する。小径部１５と大径部１３との間には、小径部１５から大径部１３にかけて外径および内径が次第に大きくなる連続部１６が設けられている。また、小径部１５と大径部１４との間には、小径部１５から大径部１４にかけて外径および内径が次第に大きくなる連続部１７が設けられている。連続部１６，１７は、その内側の面および外側の面が傾斜している。なお、小径部１５の軸方向Ｚの長さが短い場合には、小径部１５と連続部１６，１７とが明確に区別できないことがある。その場合には、小径部１５は、連続部１６，１７を含むものとする。

また、筒体１０の外周には、筒体１０の軸方向Ｚと平行な方向に沿った磁場を発生させる磁場発生部１８が設けられている。磁場発生部１８は、電流が供給されることによって磁場を発生させる励磁コイル、または環状の永久磁石からなる。

筒体１０は、排気通路内の圧力変化に伴い弾性変形する。すなわち、排気通路内の圧力が上昇すると、筒体１０は、外径および内径が拡大する方向に膨張する。また、排気通路内の圧力が上昇から低下に転じると、膨張した筒体１０は収縮して弾性変形のない標準状態に戻る。筒体１０の膨張および収縮に伴い、筒体１０の磁化の方向が変化するが、磁場発生部１８により軸方向Ｚの磁束密度が高められているので、径方向の磁化の方向に比べ、軸方向の磁化の方向の変化が顕著であり、検出しやすい。なお、筒体１０の径方向Ｒとは、筒体１０の中心軸から周壁部１１に放射状に向かう方向であり、中心軸から周壁部１１の内周面の一点に向かう一つの方向を指すものではない。

図２に示すように、筒体１０の外側には、検出部１００が設けられている。検出部１００は、筒体１０の外径および内径が変化する部分の近傍や、周壁部１１の変曲点の近傍に設けられる。具体的には、検出部１００は、連続部１６，１７の近傍に設けられている。検出部１００は、筒体１０に接触していないことが好ましいが、接触していてもよい。検出部１００は、例えば、基板の表面に金属パターンを成膜したもの、又は、エッチングなどによって基板の表面に金属パターンを露出させたものである。又は、検出部１００は、ホール素子や、ホール素子を用いたガウスメータや、ピックアップコイル等を用いてもよい。検出部１００は、検出部１００からの出力電圧の大きさなどを検出する検出回路に接続されている。

周壁部１１のうち、連続部１６，１７の近傍では、小径部１５から発生する磁束と、大径部１３，１４から発生する軸方向Ｚの磁束とにより、軸方向Ｚと平行な方向の磁束密度が相対的に高められる。このため、磁歪材からなる筒体１０が応力を受けたとき、連続部１６，１７の近傍は、磁化の方向の変化量が比較的大きくなる傾向となる。このため、連続部１６，１７の近傍に検出部１００を設けることによって、圧力変化を検知しやすくなる。

また、大径部１３，１４の間に、流路断面積が相対的に小さい小径部１５が設けられることにより、小径部１５の導入口１２側の圧力は、排気通路内における圧力よりも高くなる。しかし、検出部１００に誘起される電圧と排気通路内の圧力とを関連付けたマップや、電圧から排気通路内の圧力を演算する演算式などを用いることによって、排気通路内の圧力を演算することができる。

また、周壁部１１のうち小径部１５が筒体１０の径方向内側に突出している量（幅）、すなわち大径部１３，１４の半径と小径部１５の半径との差は、周壁部１１の形状を変えることにより調整できる。このため、大径部１３，１４の半径と小径部１５の半径との差は、検出部１００によって軸方向Ｚと平行な方向の磁化の方向の変化を検出しやすい差に調整すればよい。

次に、図２を参照して、圧力センサの作用について説明する。排気通路内の圧力が上昇するに伴い筒体１０内の圧力が上昇すると、筒体１０が拡径する方向に等方的に膨張する。連続部１６，１７においては、その内側の面が傾斜しているため、径方向Ｒと平行な方向（すなわち、軸方向Ｚと直交する方向）に加え、軸方向Ｚと平行な方向にも膨張する。このように、連続部１６，１７が、径方向Ｒと平行な方向及び軸方向Ｚと平行な方向に膨張すると、連続部１６，１７の曲率半径が変化し、磁束の漏れが検出しやすくなる。周壁部１１全体としては、主に周方向θ（図１参照）の引っ張り応力を受ける。これにより、周壁部１１の磁化（磁束）の方向が変化して、検出部１００に電圧が誘起される。検出部１００は、誘起電圧に応じた電気信号を検出回路に出力する。検出回路は、検出部１００から入力した電気信号に基づき、筒体１０内の圧力を演算する。

筒体１０を膨張させる程度に排気通路内の圧力が上昇した後に、排気通路内の圧力が低下すると、筒体１０は収縮する。これにより、周壁部１１が受ける周方向θの引っ張り応力が小さくなるため、筒体１０が膨張したときとは逆に磁化（磁束）の方向が変化する。検出回路は、検出部１００から入力した電気信号に基づき、筒体１０内の圧力を演算する。

以上説明したように、本実施形態の圧力センサによれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）流体である排気ガスの圧力を受ける筒体１０自体が磁歪材からなり、磁歪材の歪みによる磁化の方向の変化が検出部１００により検知されるので、流体の圧力を受ける受圧部と磁歪材とが別体であるセンサに比べ、圧力変化を直接的に検知することができる。また、筒体１０の周壁部１１が筒体１０の軸方向Ｚにおいて湾曲していること（すなわち、筒体１０の軸線を含む面による筒体１０の周壁部１１の断面が湾曲部を有していること）によって、筒体１０が膨張したときの軸方向Ｚにおける磁化の方向の変化が大きくなるため、磁化の方向の変化を検出しやすくすることができる。

（２）磁場発生部１８により、筒体１０の軸方向Ｚと平行な方向を磁束の方向として含む磁場が生じるので、筒体１０が歪んだときの軸方向Ｚに沿った磁化の方向の変化量を大きくすることができる。これにより、検出部１００において筒体１０の軸方向Ｚに沿った磁化の方向の変化が検出されやすくなる。

（３）一定の厚さを有する周壁部１１の一部が筒体１０の径方向内側に突出して小径部１５を形成することで、周壁部１１は軸方向Ｚにおいて湾曲している。したがって、周壁部１１の厚みを変化させて周壁部１１の内周面を突出させる場合に比べ、周壁部１１の突出量を調整しやすいため、磁場の変化が検出されやすい形状にすることができる。

（第２の実施形態）
次に、図３及び図４を参照して、本発明の第２の実施形態の圧力センサを、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態にかかる圧力センサも、その基本的な構成は第１の実施の形態と同等であり、重複する説明は割愛する。

図３に示すように、圧力センサに設けられた筒体２０は、その一方の端部に、排気通路内の排気ガスが導入される導入口２２を備えている。筒体２０の他方の端部は、閉塞されているか、又は、閉塞部を有する別の配管に接続されている。この筒体２０は、磁歪材からなる。

図４に示すように、筒体２０の周壁部２１は一定の厚さを有し、筒体２０の軸方向Ｚにおいて湾曲している。換言すると、筒体２０は、軸方向Ｚに沿って外径および内径が変化する。さらに換言すると、筒体２０の軸線を含む面による筒体２０の周壁部２１の断面は湾曲部を有している。周壁部２１は、外径および内径が相対的に小さい小径部２３，２４と、小径部２３，２４の間に設けられ外径および内径が相対的に大きい大径部２５とを有する。小径部２３，２４と大径部２５との間には、小径部２３，２４に向かって外径および内径が次第に小さくなる連続部２６，２７が設けられている。連続部２６，２７は、その内側の面および外側の面が傾斜している。また、筒体２０の外周には、第１の実施形態の磁場発生部１８と同様の構成の磁場発生部２８が設けられている。

筒体２０の外側には、検出部１００が設けられている。具体的には、検出部１００は、連続部２６，２７のいずれかの近傍に設けられている。
次に、図４を参照して、圧力センサの作用について説明する。連続部２６，２７の近傍では、小径部２３，２４から発生する磁束と、大径部２５から発生する磁束とにより、軸方向Ｚと平行な方向の磁束密度が相対的に高められる。このため、磁歪材からなる筒体２０が応力を受けたとき、連続部２６，２７の近傍は、磁化の方向の変化量が比較的大きくなる傾向となり、検出部１００によって圧力変化を検知しやすくなる。

排気通路内の圧力が上昇するに伴い筒体２０内の圧力が上昇すると、筒体２０が拡径する方向に等方的に膨張する。連続部２６，２７においては、その内側の面が傾斜しているため、径方向Ｒと平行な方向（すなわち、軸方向Ｚと直交する方向）に加え、軸方向Ｚと平行な方向にも膨張する。周壁部２１全体としては、主に周方向θ（図３参照）の引っ張り応力を受ける。これにより、周壁部２１の磁化（磁束）の方向が変化して、検出部１００に電圧が誘起される。検出部１００は、誘起電圧に応じた電気信号を検出回路に出力する。

筒体２０を膨張させる程度に排気通路内の圧力が上昇した後に、排気通路内の圧力が低下すると、筒体２０は収縮する。これにより、周壁部２１が受ける周方向θの引っ張り応力が小さくなるため、筒体２０が膨張したときとは逆に磁化（磁束）の方向が変化する。検出回路は、検出部１００から入力した電気信号に基づき、筒体２０内の圧力を演算する。

以上説明したように、本実施形態の圧力センサによれば、上記した（１）及び（２）の効果が得られるとともに、さらに以下の効果が得られるようになる。
（４）一定の厚さを有する周壁部２１の一部が筒体２０の径方向外側に突出して大径部２５を形成することで、周壁部２１は軸方向Ｚにおいて湾曲している。したがって、周壁部２１の厚みを変化させて周壁部２１の外周面を突出させる場合に比べ、周壁部２１の突出量を調整しやすいため、磁場の変化が検出されやすい形状にすることができる。

（第３の実施形態）
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第３の実施形態の圧力センサを、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態にかかる圧力センサも、その基本的な構成は第１の実施の形態と同等であり、重複する説明は割愛する。

図５に示すように、圧力センサに設けられた筒体３０は、その一方の端部に、排気通路内の排気ガスが導入される導入口３２を備えている。筒体３０の他方の端部は、閉塞されているか、又は、閉塞部を有する別の配管に接続されている。筒体３０は、磁歪材からなり、筒体３０の外周には、第１の実施形態の磁場発生部１８と同様の構成の磁場発生部３８が設けられている。

図６に示すように、筒体３０の周壁部３１は、軸方向Ｚに沿って連続的に厚さ（肉厚）が変化することによって、軸方向Ｚにおいて湾曲している。周壁部３１は、外径が相対的に小さい小径部３５と、小径部３５を挟んだ両側に設けられ外径が相対的に大きい大径部３３，３４とを有する。小径部３５と大径部３３，３４との間には、小径部３５から大径部３３，３４に向かって外径が次第に大きくなる連続部３６，３７が設けられている。連続部３６，３７は、その外側の面が傾斜している。

筒体３０の外側には、検出部１００が設けられている。具体的には、検出部１００は、連続部３６，３７のいずれかの近傍に設けられている。
次に、図６を参照して、圧力センサの作用について説明する。連続部３６，３７の近傍では、大径部３３，３４から発生する磁束と、小径部３５から発生する磁束とにより、軸方向Ｚと平行な方向の磁束密度が相対的に高められる。このため、磁歪材からなる筒体３０が応力を受けたとき、連続部３６，３７の近傍では、磁化の方向の変化量が比較的大きくなる傾向となるため、検出部１００によって、圧力変化を検知しやすくなる。

排気通路内の圧力が上昇するに伴い筒体３０内の圧力が上昇すると、筒体３０が膨張する。周壁部３１全体としては、主に周方向θ（図５参照）の引っ張り応力を受ける。これにより、周壁部３１の磁化（磁束）の方向が変化して、検出部１００に電圧が誘起される。検出部１００は、誘起電圧に応じた電気信号を検出回路に出力する。また、筒体３０を膨張させる程度に排気通路内の圧力が上昇した後に、排気通路内の圧力が低下すると、筒体３０は収縮する。これにより、周壁部３１が受ける周方向θの引っ張り応力が小さくなるため、筒体３０が膨張したときとは逆に磁化（磁束）の方向が変化する。検出回路は、検出部１００から入力した電気信号に基づき、筒体３０内の圧力を演算する。

以上説明したように、本実施形態の圧力センサによれば、上記した（１）及び（２）の効果が得られるとともに、さらに以下の効果が得られるようになる。
（５）周壁部３１の厚さが、筒体３０の軸方向Ｚに沿って連続的に変化することで、周壁部３１は軸方向Ｚにおいて湾曲している。このため、周壁部３１の厚さが変化する位置に検出部１００を設けることによって、磁化の方向の変化を検知することができる。

（第４の実施形態）
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第４の実施形態の圧力センサを、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態にかかる圧力センサも、その基本的な構成は第１の実施の形態と同等であり、重複する説明は割愛する。

図７に示すように、圧力センサに設けられた筒体４０は、その一方の端部に、排気通路内の排気ガスが導入される導入口４２を備えている。筒体４０の他方の端部は、閉塞されているか、又は、閉塞部を有する別の配管に接続されている。筒体４０の外周には、第１の実施形態の磁場発生部１８と同様の構成の磁場発生部４８が設けられている。

筒体４０は、磁歪材からなる。また、筒体４０の周壁部４１は、軸方向Ｚに沿って段階的に厚さ（肉厚）が変化することによって、当該筒体４０の軸方向Ｚと交差する段差面４３を備える。すなわち、周壁部４１の内側に１対の突出部４５が形成され、この突出部４５のうち軸方向Ｚと交差する１乃至複数の面が段差面４３となる。両突出部４５の突出量や形状は互いに同じであり、軸方向Ｚに対して対称となる位置に設けられている。なお、ここでは周壁部４１に突出部４５を１対設けたが、突出部４５は少なくとも一つあればよい。

図８に示すように、両突出部４５は、周壁部４１の内周面の互いに１８０度離れた位置に形成されている。また、筒体４０の内側であって、１対の突出部４５の間、又は一方の突出部４５の近傍には、検出部１００が設けられている。図８では、検出部１００は、１対の突出部４５の間に設けられている。検出部１００は、検出回路と接続する接続線１０１を備え、接続線１０１は、周壁部４１に貫通形成された挿通孔４４を介して外部に引き出されている。検出部１００が筒体４０の内側に設けられる場合、高温の排気ガスに曝されることになるため、検出部１００の近傍に熱電対等の温度検出部を設けることが好ましい。そして、温度検出部によって検出された温度が、検出部１００の検出可能な温度範囲内であるか否かを判断することが好ましい。又は、検出された温度によって検出部１００による検出圧力を補正してもよい。

次に、図８を参照して、圧力センサの作用について説明する。突出部４５の近傍では、突出部４５から発生する磁束と、突出部４５が設けられた位置以外の周壁部４１から発生する磁束とにより、軸方向Ｚと平行な方向の磁束密度が相対的に高められる。また、突出部４５の突出量によっては、突出部４５を含めた周壁部４１の厚さが大きくなるため、周壁部４１の径方向と平行な方向（すなわち、軸方向Ｚと直交する方向）の応力が大きくなる。このため、磁歪材からなる筒体４０が応力を受けたとき、突出部４５の近傍では、磁化の方向の変化量が比較的大きくなる傾向となるため、検出部１００によって、圧力変化を検知しやすくなる。

排気通路内の圧力が上昇するに伴い筒体４０内の圧力が上昇すると、筒体４０が膨張する。周壁部４１全体としては、主に周方向θの引っ張り応力を受ける。これにより、周壁部４１の磁化（磁束）の方向が変化して、検出部１００に電圧が誘起される。検出部１００は、誘起電圧に応じた電気信号を検出回路に出力する。また、筒体４０を膨張させる程度に排気通路内の圧力が上昇した後に、排気通路内の圧力が低下すると、筒体４０は収縮する。これにより、周壁部４１が受ける周方向θの引っ張り応力が小さくなるため、筒体４０が膨張したときとは逆に磁化（磁束）の方向が変化する。検出回路は、検出部１００から電気信号に基づき、筒体４０内の圧力を演算する。

以上説明したように、本実施形態の圧力センサによれば、上記した（２）の効果が得られるとともに、さらに以下の効果が得られるようになる。
（６）流体である排気ガスの圧力を受ける筒体４０自体が磁歪材からなり、磁歪材の歪みによる磁化の方向の変化が検出部１００により検知されるので、流体の圧力を受ける受圧部と磁歪材とが別体であるセンサに比べ、圧力変化を直接的に検知することができる。また、筒体４０の周壁部４１に軸方向Ｚと交差する段差面４３を備えることによって、筒体４０が歪んだときの軸方向Ｚにおける磁場の変化が大きくなるため、磁場の変化を検出しやすくすることができる。

（７）周壁部４１の厚さが、筒体４０の軸方向Ｚに沿って段階的に変化することで、段差面４３が形成される。このため、周壁部の厚さが変化する位置に検出部１００を設けることによって、磁化の方向の変化を検知することができる。

（第５の実施形態）
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第５の実施形態の圧力センサを、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態にかかる圧力センサも、その基本的な構成は第１の実施の形態と同等であり、重複する説明は割愛する。

図９に示すように、圧力センサに設けられた筒体５０は、その一方の端部に、排気通路内の排気ガスが導入される導入口５２を備えている。筒体５０の他方の端部は、閉塞されているか、又は、閉塞部を有する別の配管に接続されている。この筒体５０は、応力により磁化の方向が変化する磁歪材からなる。

図１０に示すように、筒体５０は、円筒状に形成され、筒体５０の周壁部５１の厚さは一定である。このように、磁歪材が筒状に形成される場合においては、圧力変化に伴い、応力が、筒状の磁歪材の周方向、径方向および軸方向に発生するため、従来の板状の磁歪材を用いた圧力センサとは異なる検出方法によって磁化の方向の変化を検出する必要がある。

そこで本実施形態では、筒体５０の外周に励磁コイル５４と、検出コイル５３とを巻き付けている。励磁コイル５４は、電流の供給を受けることにより、筒体５０の軸方向Ｚと平行な方向に沿った磁場を発生させ、軸方向Ｚと平行な方向に沿った磁化の方向の変化量を増大する。検出コイル５３には、筒体５０の磁化の方向の変化によって、電圧が誘起される。検出コイル５３は、誘起電圧に応じた電気信号を検出回路に出力する。

図１０を参照して、圧力センサの作用について説明する。排気通路内の圧力が上昇するに伴い筒体５０内の圧力が上昇すると、筒体５０が膨張する。周壁部５１全体としては、主に周方向θの引っ張り応力を受ける。これにより、周壁部５１の磁化（磁束）の方向が変化して、検出コイル５３に電圧が誘起される。検出コイル５３は、誘起電圧に応じた電気信号を検出回路に出力する。また、筒体５０を膨張させる程度に排気通路内の圧力が上昇した後に、排気通路内の圧力が低下すると、筒体５０は収縮する。これにより、周壁部５１が受ける周方向θの引っ張り応力が小さくなるため、筒体５０が膨張したときとは逆に磁化（磁束）の方向が変化する。検出回路は、検出コイル５３からの電気信号に基づき、筒体５０内の圧力を演算する。

以上説明したように、本実施形態の圧力センサによれば、以下の効果が得られるようになる。
（８）流体である排気ガスの圧力の変化に伴い筒体５０が径方向に歪んだとき、その筒体５０の歪みによる磁場の変化を検出コイル５３によって検出することができる。このため、流体の圧力変化を直接的に検知することができる。

（他の実施の形態）
なお、上記した各実施形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・図１１に示すように、筒体６０の周壁部６１の厚さが筒体６０の軸方向Ｚに沿って変化する圧力センサにおいて、導入口６２を有する筒体６０の周壁部６１の外周面６３に、筒体６０の軸方向Ｚと交差する段差面６５を有する突出部６４を設けてもよい。突出部６４は、外周面６３の周方向θの一部に設けられてもよいし、外周面６３の全周に亘って設けられてもよい。また、第４の実施形態の突出部４５も、周壁部４１の内周面において全周に亘って設けられてもよい。また、図１１の圧力センサにおいて、磁束の方向が筒体６０の軸方向Ｚと平行な方向を含む磁場を発生させる磁場発生部を筒体６０の外周に設けてもよい。

・図１２に示すように、筒体７０の周壁部７１の厚さが筒体７０の軸方向Ｚに沿って変化する圧力センサにおいて、筒体７０の周壁部７１に薄肉部７２と厚肉部７３とを設けることによって、それらの間に段差面７４を形成してもよい。筒体７０の周壁部７１の厚さが筒体７０の軸方向Ｚに沿って段階的に変化していることで、筒体７０の周壁部７１は、筒体７０の軸方向Ｚにおいて屈曲している。この場合、段差面７４の近傍においては、軸方向Ｚと平行な方向における磁化の方向の変化量の増大を図ることができる。また、この圧力センサにおいて、磁束の方向が筒体７０の軸方向Ｚと平行な方向を含む磁場を発生させる磁場発生部を筒体７０の外周に設けてもよい。

・第４の実施形態において、突出部４５の軸方向の両側にテーパ面を設け、突出部４５と周壁部４１の内周面とをテーパ面によって接続するようにしてもよい。すなわち、図７における段差面４３は、筒体４０の軸方向Ｚと垂直に交差する代わりに、筒体４０の軸方向Ｚと非垂直に交差してもよい。

・第４の実施形態では、筒体４０に同じ突出量の一対の突出部４５を設け、それらの突出部４５の間に検出部１００を配置した。これ以外の態様として、周壁部４１の内側に突出部を一つだけ設け、その突出部の上に検出部を配置してもよい。又は、周壁部４１の内側に異なる突出量を有する一対の突出部を形成し、両方の突出部の上に、検出部１００をそれぞれ設けてもよい。このとき、例えば突出量が大きい突出部の上に設けられた一方の検出部１００を参照用の検出部としてもよい。そして、突出量が小さい突出部の上に設けられた他方の検出部１００によって検出された値と、参照用の検出部１００によって検出された値との差から、圧力変化を検出してもよい。

・第１の実施形態〜第３の実施形態、第５の実施形態及び上記他の実施の形態では、第４の実施形態のように、検出部１００の近傍に熱電対等の温度検出部を設けてもよい。筒体の外側に検出部１００が配置される場合でも、高温の環境下におかれる場合があるためである。そして、温度検出部によって検出された温度が、検出部１００の検出可能な温度範囲内であるか否かを判断することが好ましい。又は、検出された温度によって検出部１００による検出圧力を補正してもよい。

・第１の実施形態〜第５の実施形態において、磁場発生部１８，２８，３８，４８は筒体１０に複数設けられていてもよい。
・図１３に示すように、筒体８０の外側であって筒体８０を挟んだ両側に磁石８１，８２を設けてもよい。磁石８１はＮ極の磁石であり、磁石８２はＳ極の磁石であって、磁石８１，８２は、筒体８０の軸線に直交する方向８３の磁場を発生させる。筒体８０の周壁部は、筒体８０の軸方向において湾曲又は屈曲している。このようにしても、筒体８０の磁場の変化が大きくなるため、磁場の変化を検出しやすくすることができる。なお、筒体８０の軸線に直交する方向８３の磁場を発生させる磁場発生部は、例えば半円状の磁石等、磁石８１，８２以外の構成であってもよい。

・第１の実施形態〜第５の実施形態では、磁場発生部は、筒体の軸方向に沿った磁場を発生させるものとした。これ以外に、磁場発生部は、筒体の周方向に沿った磁場を発生させるものであってもよい。また、筒体の中心軸から周壁部に向かって放射状に磁場を発生させるものであってもよい。

・上記各実施形態において、筒体の軸方向に磁界を発生する磁場発生部を設けるようにしたが、筒体の応力のみにより検出部１００によって検出可能な磁界の変化が発生される場合には、磁場発生部を省略してもよい。

・第１の実施形態〜第３の実施形態では、筒体の周壁部が筒体の軸方向において湾曲しているが、代わりに、筒体の周壁部が筒体の軸方向において屈曲していてもよい。すなわち、筒体の周壁部は、筒体の軸線を含む面による断面が屈曲部を有するものであってもよいし、あるいは、筒体の軸線に沿って段階的に厚さが変化する部分を有するものであってもよい。

・第１の実施形態〜第４の実施形態の筒体１０，２０，３０，４０に対し、第５実施形態のように、磁化の方向の変化によって電圧が誘起される検出コイルを設けてもよい。また、筒体１０，２０，３０，４０に、筒体の軸方向と平行な方向に沿った磁場を発生させる励磁コイルを設けてもよい。

・図１４に、圧力センサの他の実施形態を示す。この圧力センサは、円筒状であって、外径及び内径が一定の筒体９０を備える。筒体９０は、磁歪材からなる。筒体９０には、その一方の端部から、排気通路内の排気ガスが導入される。筒体９０の他方の端部は、閉塞されているか、又は、閉塞部を有する別の配管に接続されている。排気通路内の圧力が上昇するに伴い筒体９０内の圧力が上昇すると、筒体９０が拡径する方向に膨張する。筒体９０全体としては、主に周方向の引っ張り応力を受ける。これにより、筒体９０の磁化（磁束）の方向が変化して、検出部１００に電圧が誘起される。検出部１００は、誘起電圧に応じた電気信号を検出回路（図示略）に出力する。

次に、上記各実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（ａ）磁歪材から形成され、内側を流れる流体の圧力の変化に伴い変形する筒体と、前記筒体の外周面に巻かれた検出コイルと、を備える圧力センサ。

上記構成によれば、流体の圧力の変化に伴い筒体が歪んだとき、その筒体の歪みによる磁場の変化を検出コイルによって検出することができる。このため、流体の圧力変化を直接的に検知することができる。

本発明は、例示したものに限定されるものではない。例えば、開示した特定の実施形態の全ての特徴が本発明にとって必須であると解釈されるべきでなく、本発明の主題は、開示した特定の実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴に存在することがある。

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０…筒体、１１，２１，３１，４１，５１，６１．７１…周壁部、１２，２２，３２，４２，５２…導入口、１８，２８，３８，４８…磁場発生部、５４…磁場発生部としての励磁コイル、４３，７４…段差面、４５，６４…突出部、１００…検出部。

Claims (5)

1. 磁歪材から形成され、内側を流れる流体の圧力で変形する筒体と、
   前記筒体の歪みによる磁場の変化を検知する検出部と、を備え、
   前記筒体は、当該筒体の軸方向において湾曲又は屈曲した周壁部を備え、
   前記検出部は、前記周壁部の外径又は内径が変化する部分の近傍に設けられている
   圧力センサ。
2. 前記筒体の周壁部は一定の厚さを有し、前記筒体の軸方向における前記周壁部の一部が前記筒体の径方向内側又は径方向外側に突出している
   請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記筒体の周壁部の厚さが当該筒体の軸方向に沿って変化する
   請求項１に記載の圧力センサ。
4. 磁歪材から形成され、内側を流れる流体の圧力で変形する筒体と、
   前記筒体の磁場の変化を検知する検出部と、を備え、
   前記筒体の周壁部には、当該筒体の軸方向と交差する段差面を備え、
   前記検出部は、前記段差面の近傍に設けられている
   圧力センサ。
5. 前記筒体の外周に設けられるとともに、磁束の方向が当該筒体の軸方向と平行な方向を含む磁場を発生させる磁場発生部を備える
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力センサ。
   

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