JP5268189B2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の筒内圧などの圧力を検出可能な圧力センサに関する。特に、検出対象である圧力を検出する板状のＳｉ素子と、このＳｉ素子の一方の主面に接合してなり、上記圧力に応じた押圧力により上記主面を押圧する押圧部材とを備える圧力センサに関する。

従来より、内燃機関の筒内圧などの圧力Ｐを検出可能な圧力センサとして、圧力Ｐにより自身に生じる応力を、ピエゾ抵抗効果を利用して検出するＳｉ素子を有する圧力センサが広く知られている。更に、このような圧力センサの中には、Ｓｉ素子が板状を有し、このＳｉ素子の一方の主面に、上記圧力Ｐに応じた押圧力で上記主面を押圧する押圧部材が接合されたものがある。例えば特許文献１に、このような圧力センサが開示されている。

特許文献１の力変換素子は、ピエゾ抵抗層が形成されたシリコンからなる半導体単結晶（Ｓｉ素子）を有する。この半導体単結晶の上面には、受圧ロッド（押圧部材）が接合されている。この受圧ロッドは、結晶化ガラスからなり、半導体単結晶側とは逆側の先端が凸状の曲面とされている。また半導体単結晶の下面には、支持基台（支持部材）が接合されている。
なお、板状のＳｉ素子とその主面に接合された押圧部材とを備える圧力センサは、特許文献２〜６にもそれぞれ開示されている。

特公平７−８３１２９号公報 特許第３１６６０１５号公報 特許第３３１７０８４号公報 特公平７−１４０６９号公報 特公平６−５４２７４号公報 特許第３１１６３８４号公報

しかしながら、特許文献１〜６のいずれの圧力センサにおいても、押圧部材は、Ｓｉ素子の主面のうち、中央の限られた領域に接合され、この中央領域の周囲の領域には、押圧部材は接合されていない。このような圧力センサでは、圧力Ｐにより押圧部材に掛かる荷重（押圧力）に偏荷重成分が含まれている場合に、ピエゾ抵抗効果によってＳｉ素子（感圧抵抗体）に生じる抵抗変化の大きさに、この偏荷重の影響が生じることが分かってきた。
また、押圧部材には、Ｓｉ素子の主面に直交する方向（以下、軸方向とも言う。）に作用する荷重の他に、軸方向と直交する方向（以下、横方向とも言う。）に振動する荷重が掛かることがある。このように横方向に振動する荷重が押圧部材に掛かる場合にも、Ｓｉ素子（感圧抵抗体）に生じる抵抗変化の大きさに、この荷重の影響が生じることが分かってきた。即ち、従来の圧力センサでは、圧力Ｐを精度よく検出できないことがあった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、第１，第２主面を有する板状をなすＳｉ素子と、このＳｉ素子の第１主面に接合してこれを押圧する押圧部材とを備える圧力センサにおいて、圧力Ｐにより押圧部材に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、Ｓｉ素子の感圧抵抗体に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が生じ難く、圧力Ｐを精度よく検出できる圧力センサを提供することを目的とする。

その解決手段は、第１主面及びこれに平行な第２主面を有する矩形板状をなし、検出対象である圧力Ｐにより自身に生じる応力を検出するＳｉ素子と、前記Ｓｉ素子の前記第１主面に接合し、前記圧力Ｐに応じた押圧力により前記第１主面を押圧して、前記Ｓｉ素子を厚み方向に圧縮する押圧部材と、を備える圧力センサであって、前記Ｓｉ素子は、前記第１主面の面方位が｛１１０｝面とされてなり、前記第１主面に形成され、前記圧力Ｐに応じて自身の第１抵抗値が変化する感圧抵抗体を有し、前記押圧部材は、前記第１主面に接合してなり、前記第１主面の４つの角部を避けつつ、前記第１主面を囲む４つの外周辺までそれぞれ達する形態とされ、自身から見て前記Ｓｉ素子側とは逆方向の外側に位置し、前記逆方向に突出するドーム状の凸曲面を有し、この凸曲面の頂点と、前記Ｓｉ素子の前記第１主面のうち、前記感圧抵抗体が形成された感圧体領域の中心とが、前記Ｓｉ素子の厚み方向に見て互いに重なる形態とされてなり、前記感圧抵抗体は、蛇行状とされてなり、前記Ｓｉ素子の＜１１０＞方向に延び、互いに間隔をあけて並ぶ複数の感圧部位と、互いに隣り合う前記感圧部位の端同士を接続する方向転換部であって、円弧状を有する複数の方向転換部と、を有し、複数の前記感圧部位の＜１１０＞方向の寸法が、前記感圧体領域の中心から＜１００＞方向に遠ざかるにつれて小さくなる形態とされてなり、前記感圧体領域の中心を中心とした点対称形とされてなり、かつ、前記第１主面においてこの感圧抵抗体が内接する仮想円の直径が、前記第１主面の短辺の長さの２分の１以下となる形態とされてなる圧力センサである。

本発明の圧力センサは、Ｓｉ素子が第１，第２主面を有する矩形板状をなす。そして、押圧部材が、Ｓｉ素子の第１主面の４つの角部を避けつつ、第１主面の４つの外周辺までそれぞれ達する形態で、第１主面に接合している。このような形態とすることで、前述の特許文献１〜６で開示された従来の圧力センサに比して、圧力Ｐにより押圧部材に掛かる荷重に偏荷重成分が含まれていても、Ｓｉ素子の感圧抵抗体に生じる抵抗変化の大きさに偏荷重の影響が生じ難い。また、前述のように横方向に振動する荷重が押圧部材に掛かる場合でも、Ｓｉ素子の感圧抵抗体に生じる抵抗変化の大きさにこの荷重の影響が生じ難い。従って、本発明の圧力センサは、従来よりも圧力Ｐを精度よく検出できる。

更に本発明では、押圧部材が、Ｓｉ素子側とは逆方向の外側に位置するドーム状の凸曲面を有する。そして、この凸曲面の頂点と、Ｓｉ素子の第１主面のうち、感圧抵抗体が形成された感圧体領域の中心とが、Ｓｉ素子の厚み方向に見て互いに重なっている。即ち、圧力Ｐに応じた荷重が掛かる押圧部材の凸曲面の頂点と、この押圧部材からの押圧力を受けるＳｉ素子のうち、感圧体領域の中心とが、Ｓｉ素子の厚み方向（押圧力の働く方向）に見て互いに重なっている。このような形態とすることで、押圧部材からの押圧力が感圧体領域の中心近傍に掛かりやすくなるので、押圧部材に掛かる荷重に偏荷重成分が含まれていても、感圧抵抗体に生じる抵抗変化の大きさに偏荷重の影響が特に生じ難い。また、前述のように横方向に振動する荷重が押圧部材に掛かる場合でも、感圧抵抗体に生じる抵抗変化の大きさにこの荷重の影響が生じ難い。従って、圧力Ｐを特に精度よく検出できる。
更に、本発明の圧力センサでは、Ｓｉ素子の第１主面の面方位を｛１１０｝面とした圧縮型のＳｉ素子とし、感圧抵抗体を、Ｓｉ素子の＜１１０＞方向に延びる複数の感圧部位と、これらの端を接続する複数の方向転換部とを有する蛇行状としている。しかも、上記方向転換部の形状を円弧状としている。このような形態とすることで、感圧抵抗体は、＜１１０＞方向に延びる感圧部位において、高い感度で圧力Ｐに応じた抵抗変化を生じさせ得る上、方向転換部にも＜１１０＞方向に延びる成分を持たせているため、この方向転換部においても、圧力Ｐに応じた抵抗変化を生じさせ得る。このため、感圧抵抗体全体として、圧力Ｐに応じた抵抗変化を大きく生じさせることができる。
なお、｛１１０｝面は、（１１０）面またはこれと等価な面方位を指す。また、＜１１０＞方向は、［１１０］方向またはこれと等価な結晶方向を指す。また、後述する＜１００＞方向は、［１００］方向またはこれと等価な結晶方向を指す。
更に、本発明の圧力センサによれば、感圧抵抗体は、複数の感圧部位の＜１１０＞方向の寸法が、感圧体領域の中心から＜１００＞方向に遠ざかるにつれて小さくなる形態とされている。個々の感圧部位の感度自体は変わらないが、偏荷重や横方向に振動する荷重により受ける応力が変わりやすい周囲により短い感圧部位を設け、偏荷重や横方向に振動する荷重により受ける応力が変わりにくい中央付近により長い感圧部位を設けることで、感圧抵抗体全体で見たときの偏荷重や横方向に振動する荷重に対する感度を下げることができる。これにより、押圧部材に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、感圧抵抗体に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が特に生じ難くなる。従って、圧力Ｐを特に精度よく検出できる。
更に、本発明の圧力センサでは、感圧抵抗体が感圧体領域の中心を中心とする点対称形とされている。このような形態とすることで、圧力Ｐにより押圧部材に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、感圧抵抗体に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が特に生じ難い。従って、圧力Ｐを特に精度よく検出できる。
更に、本発明の圧力センサでは、感圧抵抗体は、これが内接する仮想円の直径がＳｉ素子の短辺の長さの２分の１以下となる形態とされている。このように感圧抵抗体が形成される感圧体領域をコンパクトにすることにより、偏荷重や横方向に振動する荷重による応力の偏りが生じやすい第１主面の周辺部分における応力変化の影響を受け難くできる。従って、圧力Ｐを特に精度よく検出できる。

更に、上記の圧力センサであって、前記感圧抵抗体は、前記感圧体領域の中心が前記第１主面の中心に一致する形態に配置されてなる圧力センサとすると良い。

本発明の圧力センサでは、感圧抵抗体が、その感圧体領域の中心が第１主面の中心に一致する形態に配置されている。このような形態とすることで、圧力Ｐにより押圧部材に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、Ｓｉ素子の感圧抵抗体に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が特に生じ難い。従って、圧力Ｐを特に精度よく検出できる。

更に、上記のいずれかに記載の圧力センサであって、前記押圧部材の前記凸曲面は、前記Ｓｉ素子の４つの前記外周辺上までそれぞれ達する形態とされてなる圧力センサとすると良い。

本発明の圧力センサでは、押圧部材の凸曲面が、Ｓｉ素子の第１主面の４つの外周辺上までそれぞれ達する形態とされている。このように凸曲面を平面視大きく（広く）形成することで、圧力Ｐにより押圧部材に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、これらの荷重による応力変化をＳｉ素子の広い範囲に分散できるので、感圧抵抗体に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が特に生じ難い。従って、圧力Ｐを特に精度よく検出できる。

更に、上記のいずれかに記載の圧力センサであって、前記押圧部材は、ガラスからなり、前記Ｓｉ素子の前記第１主面に接合するガラス部材と、金属からなり、このガラス部材の前記逆方向側に位置し、前記凸曲面をなす金属部材と、を有する圧力センサとすると良い。

本発明の圧力センサでは、押圧部材はガラス部材と金属部材とを有し、このうちガラス部材がＳｉ素子に接合している。このため、押圧部材とＳｉ素子は、例えば陽極接合を行うことにより、容易かつ確実に接合できる。従って、押圧部材とＳｉ素子との接合の信頼性が高い圧力センサとすることができる。
一方、金属部材は前述の凸曲面をなす。このため、押圧部材（金属部材）の凸曲面の頂点が、これに当接する部材から圧力Ｐに応じた力を受けたときに、ガラス部材が金属部材を介して保護されているので、ガラス部材が割れにくい。従って、この点でも信頼性が高い圧力センサとすることができる。

更に、上記のいずれかに記載の圧力センサであって、前記感圧体領域は、円状とされてなる圧力センサとすると良い。

本発明の圧力センサによれば、感圧体領域が円状とされている。押圧部材に掛かる横方向に振動する荷重が、横方向のうちのいずれの方向に振動する場合でも、感圧体領域が方向性のない形状、即ち、円状とされていれば、感圧抵抗体に生じる抵抗変化の大きさにこの荷重の影響が特に生じ難くなる。従って、圧力Ｐを特に精度よく検出できる。

更に、上記の圧力センサであって、前記感圧抵抗体は、その全体が、前記第１主面のうち、前記押圧部材が接合している接合領域内に配置されてなる圧力センサとすると良い。

本発明の圧力センサでは、感圧抵抗体の全体が、第１主面のうちの接合領域内に配置されている。このような形態とすることで、感圧抵抗体の全体に、圧力Ｐに応じた押圧部材の押圧力が直接掛かるので、感圧抵抗体の圧力Ｐに対する感度を更に向上させることができる。

更に、上記のいずれかに記載の圧力センサであって、前記Ｓｉ素子は、前記第１主面に形成され、このＳｉ素子の温度Ｔに応じて自身の第２抵抗値が変化する一方、前記圧力Ｐによる抵抗値変化率が前記感圧抵抗体よりも小さい感温抵抗体であって、前記第１主面の４つの前記角部のいずれかに配置されてなる感温抵抗体を有する圧力センサとすると良い。

本発明の圧力センサでは、感温抵抗体が形成されているので、Ｓｉ素子の温度Ｔを併せて検出できる。しかも、この感温抵抗体は、第１主面の４つの角部のいずれかに配置されているため、押圧部材により押圧力が直接掛からないので、圧力Ｐによる抵抗変化を特に小さくできる。即ち、感温抵抗体の圧力依存性を特に小さくできる。

更に、上記のいずれかに記載の圧力センサであって、前記Ｓｉ素子は、ＳＯＩ基板である圧力センサとすると良い。

本発明の圧力センサでは、Ｓｉ素子がＳＯＩ基板（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）であるので、高温下でのＳｉ素子の絶縁抵抗の低下を抑制し、Ｓｉ素子ひいては圧力センサの高温耐性を向上させることができる。

更に、上記のいずれかに記載の圧力センサであって、前記Ｓｉ素子の前記第２主面に接合され、前記Ｓｉ素子を支持する支持部材を更に備える圧力センサとすると良い。

本発明の圧力センサは、上述の支持部材を備えるので、耐荷重性が高い。

更に、上記のいずれかに記載の圧力センサであって、前記圧力センサは、内燃機関に取り付け可能で、内燃機関の筒内圧の変化に応じて、前記押圧部材による前記第１主面の押圧力が変化する形態に構成されてなる圧力センサとすると良い。

本発明の圧力センサは、内燃機関に取り付け可能で、筒内圧の変化に応じて、押圧部材による第１主面の押圧力が変化する形態に構成されているので、この圧力センサを内燃機関に取り付けて用いることにより、内燃機関の筒内圧を検出できる。
なお、この圧力センサは、例えばグロープラグに内蔵するなど、他の内燃機関用の部材と兼用することができる。

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に、本実施形態に係る筒内圧センサ付きグロープラグ（圧力センサ）１００の外観を示す。また、図２〜図５に、この筒内圧センサ付きグロープラグ１００の縦断面を示す。なお、図１〜図５において、下方が軸線ＡＸ方向先端側（以下、単に先端側とも言う。）であり、上方が軸線ＡＸ方向基端側（以下、単に基端側とも言う。）である。

本実施形態の筒内圧センサ付きグロープラグ１００は、グロープラグとしての機能を有する他に、圧力（筒内圧）Ｐを検出する機能も有する。更に、この筒内圧センサ付きグロープラグ１００は、これに内蔵されたＳｉ素子１３０の温度Ｔを検出する機能も有する。この筒内圧センサ付きグロープラグ１００は、軸線ＡＸ方向に延びる筒状のハウジング１１０、このハウジング１１０内に収容された圧力検出機構１２０及び配線基板１７０、ハウジング１１０から先端側に向けて突出するヒータ１５０、ハウジング１１０から基端側に向けて突出する外部端子部１８０等から構成されている（図２等参照）。

このうちハウジング１１０は、金属（具体的には炭素鋼）により形成されている。このハウジング１１０は、軸線ＡＸ方向に延びるハウジング本体部１１１と、このハウジング本体部１１１の先端側に固着された先端側ハウジング部１１３と、ハウジング本体部１１１の基端側に固着された基端側ハウジング部１１５とから構成されている。
ハウジング本体部１１１は、軸線ＡＸ方向の寸法が大きく、ハウジング１１０の大部分を構成している。このハウジング本体部１１１の内側には、後述する圧力検出機構１２０や配線基板１７０などが収容されている。また、ハウジング本体部１１１の外周のうち、軸線ＡＸ方向の中央付近の所定位置には、この筒内圧センサ付きグロープラグ１００を図示しない内燃機関（ディーゼルエンジン）に取り付けるためのネジ部１１１ｃが周設されている。なお、図１、図２及び図４の各図において、ネジ山の図示は省略してある。

また、先端側ハウジング部１１３の内側には、後述するヒータ１５０の基端側部分が挿通されている。また、基端側ハウジング部１１５の外周には、この筒内圧センサ付きグロープラグ１００を上記ネジ部１１１ｃにより内燃機関に螺合する際に、ラチェットレンチなどの工具で締め付けるための断面六角形状の工具係合部１１５ｃが形成されている。この基端側ハウジング部１１５の内側には、後述する外部端子部１８０の先端側部分が挿入されると共に、配線１７１，１７１，…等が挿通されている。

ハウジング本体部１１１に内蔵された圧力検出機構１２０は、先端部材１２１、中間部材１２３、押圧部材１２５、Ｓｉ素子１３０、及び、支持部材１２７から構成されており、この順に先端側から基端側に配置されている（図３及び図５参照）。
このうち先端部材１２１は、金属（具体的にはＳＵＳ４３０、ＳＵＪ）からなり、先端面１２１ａが平面（具体的には円状の平面）をなし、基端面１２１ｂが、基端側に向けて突出してその中央が頂点となるドーム状の凸曲面をなす。この先端部材１２１の先端面１２１ａは、後述するヒータ１５０の基端面１５０ｂに当接している。一方、この先端部材１２１の基端面１２１ｂは、その中央の頂部が次述する中間部材１２３の先端面１２３ａに当接している。
中間部材１２３は、金属（具体的にはＳＵＳ４３０）からなり、先端面１２３ａと、これに平行な基端面１２３ｂを有する板状（具体的には円板状）をなす。この中間部材１２３の先端面１２３ａは、上述のように、先端部材１２１の基端面１２１ｂに当接している。一方、この中間部材１２３の基端面１２３ｂは、次述する押圧部材１２５の先端面１２５ａに当接している。

押圧部材１２５は、主としてガラスからなり、先端面１２５ａが、先端側に向けて突出してその中央が頂点となるドーム状の凸曲面を有する。一方、基端面１２５ｂは、平面をなす。この押圧部材１２５の先端面１２５ａは、上述のように、中間部材１２３の基端面１２３ｂに当接している。一方、この押圧部材１２５の基端面１２５ｂは、次述するＳｉ素子１３０の先端面である第１主面１３０ａに当接している。より詳細には、押圧部材１２５の基端面１２５ｂとＳｉ素子１３０の第１主面１３０ａとが当接した状態で、これらは陽極接合により互いに接合されている。なお、押圧部材１２５の具体的な形態については後述する。

Ｓｉ素子１３０は、先端面である第１主面１３０ａと、これに平行な基端面である第２主面１３０ｂとを有する板状（具体的には矩形板状）をなす。この第１主面１３０ａは、上述のように、押圧部材１２５の基端面１２５ｂに当接して、これと接合している。一方、このＳｉ素子１３０の第２主面１３０ｂは、次述する支持部材１２７の先端面１２７ａに当接している。より詳細には、Ｓｉ素子１３０の第２主面１３０ｂと支持部材１２７の先端面１２７ａとが当接した状態で、これらは陽極接合により互いに接合されている。上述のように、Ｓｉ素子１３０は、押圧部材１２５とも固着されているので、押圧部材１２５とＳｉ素子１３０と支持部材１２７とが一体化されて、素子接合体１４０を構成している。なお、Ｓｉ素子１３０の具体的な形態については後述する。

支持部材１２７は、ガラスからなり、先端面１２７ａと、これに平行な基端面１２７ｂを有する板状（具体的には矩形板状）をなす。この支持部材１２７の先端面１２７ａは、上述のように、Ｓｉ素子１３０の第２主面１３０ｂに当接してこれと接合し、Ｓｉ素子１３０を基端側から支持している。一方、この支持部材１２７の基端面１２７ｂは、後述する台座１６１の先端面１６１ａに当接している。

このように構成された圧力検出機構１２０では、ヒータ１５０の先端面１５０ａが基端側に向けて圧力（筒内圧）Ｐを受けると、ヒータ１５０の基端面１５０ｂが圧力検出機構１２０を基端側に押圧し、台座１６１との間で圧力検出機構１２０を圧縮する。これにより、筒内圧Ｐが検出される。具体的には、ヒータ１５０の基端面１５０ｂは、圧力検出機構１２０のうちの先端部材１２１を基端側に向けて押圧する。この先端部材１２１は、中間部材１２３を基端側に向けて押圧し、更に、中間部材１２３は、押圧部材１２５を基端側に向けて押圧する。更に、押圧部材１２５は、Ｓｉ素子１３０を基端側に向けて押圧する。一方、支持部材１２７は、その基端側に位置する台座１６１により軸線ＡＸ方向の位置が規制されているので、押圧部材１２５と支持部材１２７との間でＳｉ素子１３０が軸線ＡＸ方向に圧縮される。そうすると、Ｓｉ素子１３０に形成された後述する感圧抵抗体１３１の第１抵抗値が、筒内圧Ｐに応じてピエゾ抵抗効果により変化するので、ヒータ１５０が受けた筒内圧Ｐを検出できる。

次に、筒内圧センサ付きグロープラグ１００のうち、圧力検出機構１２０よりも先端側の構造について説明する（図３等を参照）。圧力検出機構１２０の先端側には、グロープラグの発熱体として機能するヒータ１５０が配置されている。このヒータ１５０は、棒状（具体的には円柱状）をなしており、その先端面１５０ａが半球状面、基端面１５０ｂが平面とされている。

このヒータ１５０は、先端側ハウジング部１１３に挿通され、更に、ヒータ１５０の基端部１５０ｋは、ハウジング本体部１１１内に挿入されている。そして、このヒータ１５０の基端面１５０ｂが、圧力検出機構１２０（具体的には先端部材１２１の先端面１２１ａ）に当接している。一方、ヒータ１５０の先端側部分は、ハウジング１１０から先端側に向けて突出している。

ヒータ１５０の軸線ＡＸ方向中央部分の径方向外側には、円筒状の外筒１５５が配置されている。この外筒１５５の基端側部分は、先端側ハウジング部１１３内に挿通され、一方、外筒１５５の先端側部分は、ハウジング１１０から先端側に向けて突出している。この外筒１５５の基端部１５５ｋはフランジ状に形成されており、ハウジング本体部１１１と先端側ハウジング部１１３との間に狭持された状態で溶接されている。

次に、筒内圧センサ付きグロープラグ１００のうち、圧力検出機構１２０よりも基端側の構造について説明する（図３及び図４等を参照）。圧力検出機構１２０の基端側には、前述の台座１６１が配置されている。更に、台座１６１の基端側には、台座押さえ１６３が配置され、台座１６１の軸線ＡＸ方向基端側の位置を固定している。
前述の圧力検出機構１２０には、３本の配線１６５，１６５，１６５が接続されている。これらの配線１６５，１６５，１６５は、圧力検出機構１２０から基端側に向けて延びて後述する配線基板１７０にそれぞれ接続されている。また、ヒータ１５０にも、１本の配線（図示外）が接続され、基端側に向けて延びて配線基板１７０に接続されている。

配線基板１７０は、ハウジング１１０のうちハウジング本体部１１１の内側に配置されている。この配線基板１７０には、圧力検出機構１２０（具体的にはＳｉ素子１３０）からの出力信号を処理等するための電子回路１７３が搭載されている。この配線基板１７０には、上述のように、圧力検出機構１２０及びヒータ１５０から延びる配線１６５等が先端側で接続される一方、４本の配線１７１，１７１，１７１，…（４本のうち１本は不図示）が基端側で接続されている。これらの配線１７１，１７１，…は、基端側に向けて延びて次述する外部端子部１８０に接続されている。

ハウジング１１０の基端側に配置された外部端子部１８０は、４つの端子１８１，１８１，…を有する。これらの端子１８１，１８１，…は、基端側に位置するものほど段階的に径方向の寸法が小さくされている。各端子１８１，１８１，…には、配線基板１７０から延びる配線１７１，１７１，…が、それぞれ接続されている。また、各端子１８１，１８１，…は、ＥＣＵなどの外部の制御機器（図示外）に接続される。

この筒内圧センサ付きグロープラグ１００は、先端側が燃焼室内に位置するように内燃機関に取り付けられ、ヒータ１５０に通電してこれを発熱させることによって内燃機関の始動を補助する。また、燃焼室内の筒内圧Ｐがヒータ１５０の先端面１５０ａに加わると、ヒータ１５０が基端側に向けて僅かに変位することによって、圧力検出機構１２０にその筒内圧Ｐが伝わり、これにより、筒内圧Ｐが検出される。

次に、Ｓｉ素子１３０に押圧部材１２５と支持部材１２７が接合した素子接合体１４０について説明する。図６及び図７に、この素子接合体１４０を示す。前述したように、Ｓｉ素子１３０の第１主面１３０ａには、押圧部材１２５の基端面１２５ｂが接合され、Ｓｉ素子１３０の第２主面１３０ｂには、支持部材１２７の先端面１２７ａが接合されている。これにより、３部材からなる素子接合体１４０が構成されている。

このうちＳｉ素子１３０は、前述したように、第１主面１３０ａと、これに平行な第２主面１３０ｂと、これらの間を結ぶ４つの側面１３０ｃ，１３０ｃ，…を有する矩形板状（具体的には正方形板状）をなし、検出対象である筒内圧Ｐにより自身に生じる応力変化を検出できる。このＳｉ素子１３０は、ＳＯＩ基板（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）である。

図８に、Ｓｉ素子１３０の第１主面１３０ａ側から見た平面図を示す。また、図９に、第１主面のうち感圧抵抗体１３１近傍の部分拡大平面図を示す。このＳｉ素子１３０の第１主面１３０ａの面方位は、｛１００｝面（具体的には（１００）面）とされている。そして、この第１主面１３０ａには、２つの抵抗体（具体的には感圧抵抗体１３１と感温抵抗体１３３が１つずつ）が形成されている。これら感圧抵抗体１３１及び感温抵抗体１３３は、同一の拡散プロセスで同時に形成されたものである。これにより、両者の抵抗温度特性が、互いに実質的に等しくなっている。具体的には、両者の抵抗温度特性の差が５０ｐｐｍ／℃程度とされている。また、これら感圧抵抗体１３１及び感温抵抗体１３３は、それぞれｐ型の半導体であり、これらの不純物濃度Ｃｐ（１／ｃｍ³ ）が、０．８×１０¹⁸≦Ｃｐ≦１．２×１０¹⁸／ｃｍ³ 、または、０．８×１０²⁰≦Ｃｐ≦１．２×１０²⁰とされている。具体的には、不純物濃度Ｃｐが１．０×１０²⁰／ｃｍ³ とされている。これにより、これらの抵抗体１３１，１３３の感度温度特性は、５００ｐｐｍ／℃以下に小さくなっている。

感圧抵抗体１３１は、ピエゾ抵抗効果により筒内圧Ｐに応じて自身の第１抵抗値が変化するものであり、押圧部材１２５から受ける押圧力に応じて自身の第１抵抗値が変化すると共に、Ｓｉ素子１３０の温度Ｔに応じて自身の第１抵抗値が変化するように形成されている。具体的には、感圧抵抗体１３１は、第１主面１３０ａの中央部１３０ａｇに、Ｓｉ素子１３０の＜１１０＞方向に延びる感圧部位１３１ｃ，１３１ｃ，…を主とする形態に形成されている。詳細には、この感圧抵抗体１３１は、＜１１０＞方向に直線状に延び、互いに等間隔に平行に並ぶ複数の感圧部位１３１ｃ，１３１ｃ，…と、互いに隣り合う感圧部位１３１ｃ，１３１ｃ，…同士の端を接続する円弧状を有する複数の方向転換部１３１ｄ，１３１ｄ，…とが接続されて、蛇行している。

この蛇行状を有する感圧抵抗体１３１は、この感圧抵抗体１３１が形成された感圧体領域１３０ａｒ（本実施形態では、図８の中央に破線で示す円形の領域）の中心Ｋを中心とした点対称形をなしている。この感圧抵抗体１３１の中心Ｇ（感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋ）は、第１主面１３０ａの中心Ｈに位置している。

感圧抵抗体１３１を構成する各感圧部位１３１ｃ，１３１ｃ，…は、その＜１１０＞方向の寸法ＬＡが、感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋから＜１００＞方向に遠ざかるものほど小さくなっている。より具体的に説明すると、図９に示すように、感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋに位置する感圧部位１３１ｃの寸法ＬＡ１よりも、その両隣に位置する感圧部位１３１ｃ，１３１ｃの寸法ＬＡ２が小さく、更にその両隣に位置する感圧部位の１３１ｃ，１３１ｃの寸法ＬＡ３が小さい。また、更にその両隣に位置する感圧部位の１３１ｃ，１３１ｃの寸法ＬＡ４が小さく、更に＜１００＞方向の両端に位置する感圧部位の１３１ｃ，１３１ｃの寸法ＬＡ５が最も小さくなっている。

また、この感圧抵抗体１３１は、この感圧抵抗体１３１が内接する仮想円ＮＥ（本実施形態では、感圧体領域１３０ａｒの外周縁でもある。）の直径ＲＮが、第１主面１３０ａの一辺の長さ（短辺の長さ）ＴＮの２分の１以下となっている。なお、本実施形態では、仮想円ＮＥの直径ＲＮが０．９ｍｍ、第１主面１３０ａの一辺の長さＴＮが１．８ｍｍとされている。

また、この感圧抵抗体１３１は、その全体が、第１主面１３０ａのうち、押圧部材１２５の基端面１２５ｂが接合された接合領域１３０ｅ（図８中に４つの角に破線で境界を示す。）内に配置されている。具体的には、押圧部材１２５は、Ｓｉ素子１３０のうち、第１主面１３０ａの４つの角部１３０ａｈ１，１３０ａｈ２，１３０ａｈ３，１３０ａｈ４を避けつつ、第１主面１３０ａを囲む４つの外周辺１３０ａｊまでそれぞれ達する形態で、第１主面１３０ａに接合されている。このため、接合領域１３０ｅは、第１主面１３０ａのうち、４つの角部１３０ａｈ１，１３０ａｈ２，１３０ａｈ３，１３０ａｈ４を除いた領域である。この接合領域１３０ｅの中心Ｊは、感圧抵抗体１３１の中心Ｇ、感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋ、及び、第１主面１３０ａの中心Ｈとそれぞれ一致している。

一方、感温抵抗体１３３は、主としてこのＳｉ素子１３０の温度Ｔに応じて自身の第２抵抗値が変化するように形成されている。具体的には、感温抵抗体１３３は、第１主面１３０ａの１つの角部１３０ａｈ１に、Ｓｉ素子１３０の＜１００＞方向に延びる感温部位１３３ｃ，１３３ｃ，…を主とする形態に形成されている。詳細には、この感温抵抗体１３３は、＜１００＞方向に直線状に延び、互いに等間隔に平行に並ぶ複数の感温部位１３３ｃ，１３３ｃ，…と、互いに隣り合う感温部位１３３ｃ，１３３ｃ同士の端を接続する円弧状を有する複数の方向転換部１３３ｄ，１３３ｄ，…とが接続されて、蛇行している。前述のように、第１主面１３０ａの４つの角部１３０ａｈ１，１３０ａｈ２，１３０ａｈ３，１３０ａｈ４は、押圧部材１２５が接合されていない非接合領域１３０ｆ１，１３０ｆ２，１３０ｆ３，１３０ｆ４である。従って、感圧抵抗体１３３は、第１主面１３０ａのうち、１つの非接合領域１３０ｆ１（角部１３０ａｈ１）内に配置されている。

この感温抵抗体１３３は、上記のように配置することにより、押圧部材１２５による押圧力（筒内圧Ｐ）による影響を受け難くなっている。具体的には、筒内圧Ｐの変化に応じて生じる第２抵抗値の変化量が、感圧抵抗体１３１の筒内圧Ｐの変化に応じて生じる第１抵抗値の変化量に比して、ごく小さく（本実施形態では２４０分の１に）なっている。

Ｓｉ素子１３０は、第１主面１３０ａのうち、３つの角部１３０ａｈ１，１３０ａｈ２，１３０ａｈ３に、それぞれ三角状の電極パッド１３５，１３６，１３７を有する。このうち、電極パッド１３５は、感圧抵抗体１３１の一端と電気的に接続すると共に、感温抵抗体１３３との一端とも電気的に接続する共通電極パッドとされている。また、電極パッド１３６は、感圧抵抗体１３１の他端と電気的に接続している。また、電極パッド１３７は、感温抵抗体１３３の他端と電気的に接続している。

次に、押圧部材１２５について説明する（図６、図７及び図１０参照）。押圧部材１２５は、なだらかな凸曲面からなる先端面１２５ａと、平面からなる基端面１２５ｂと、これらの面の間を結ぶ８つの側面１２５ｃ，１２５ｃ，…とを有する。
先端面１２５ａは、先端側（図６、図７及び図１０中、上方）に向けて突出してその中央が頂点１２５ａｚとなるドーム状の凸曲面をなす。この凸曲面（先端面１２５ａ）は、Ｓｉ素子１３０の第１主面１３０ａの各外周辺１３０ａｊ上まで形成されている。また、この頂点１２５ａｚは、厚み方向に見て、Ｓｉ素子１３０の第１主面１３０ａの中心Ｈ、第１主面１３０３ａの感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋ、及び、第１主面１３０ａの接合領域１３０ｅの中心Ｊ、及び、感圧抵抗体１３１の中心Ｇとそれぞれ重なっている（図７参照）。

８つの側面１２５ｃ，１２５ｃ，…のうち、４つの側面１２５ｃ１，１２５ｃ１，…は、平面をなし、残り４つの側面１２４ｃ２，１２５ｃ２，…は、円筒を４分の１に縦割りしてできる内周面と同様な形態の曲面からなる。平面をなす４つの側面１２５ｃ１，１２５ｃ１，…は、Ｓｉ素子１３０の各側面１３０ｃ，１３０ｃ、…と面一になるように配置されている。一方、曲面をなす４つの側面１２４ｃ２，１２５ｃ２，…は、Ｓｉ素子１３０の４つの角にそれぞれ配置されている。
この押圧部材１２５は、図１０に縦断面図を示すように、ガラスからなるガラス部材１２５ｅと、このガラス部材１２５ｅの先端側の表面１２５ｅａに被着され、押圧部材１２５の先端面１２５ａをなす金属層（金属部材）１２５ｆとからなる。

支持部材１２７は、図６及び図７に示すように、先端面１２７ａと、これに平行な基端面１２７ｂと、これらの間を結ぶ４つの側面１２７ｃ，１２７ｃ，…を有する矩形板状（具体的には正方形板状）をなす。この先端面１２７ａ及び基端面１２７ｂの大きさは、Ｓｉ素子１３０の第１主面１３０ａ及び第２主面１３０ｂの大きさと等しくされている。また、支持部材１２７の各側面１２７ｃ，１２７ｃ，…は、Ｓｉ素子１３０の各側面１３０ｃ，１３０ｃ、…と面一になるように配置されている。

以上で説明したように、本実施形態の筒内圧センサ付きグロープラグ１００では、Ｓｉ素子１３０が、第１主面１３０ａ及び第２主面１３０ｂを有する矩形板状をなす。そして、押圧部材１２５が、Ｓｉ素子１３０の第１主面１３０ａの４つの角部１３０ａｈ１，１３０ａｈ２，１３０ａｈ３，１３０ａｈ４を避けつつ、第１主面１３０ａの４つの外周辺１３０ａｊまでそれぞれ達する形態で、第１主面１３０ａに接合している。このような形態とすることで、従来の圧力センサに比して、筒内圧Ｐにより押圧部材１２５に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、Ｓｉ素子１３０の感圧抵抗体１３１に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が生じ難い。従って、従来よりも筒内圧Ｐを精度よく検出できる。

更に、押圧部材１２５が、Ｓｉ素子１３０側とは逆方向の外側に位置する凸曲面（先端面１２５ａ）を有する。そして、この先端面１２５ａの頂点１２５ａｚと、Ｓｉ素子１３０の第１主面１３０ａのうち、感圧抵抗体１３１が形成された感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋが、Ｓｉ素子１３０の厚み方向に見て互いに重なっている。即ち、筒内圧Ｐに応じた荷重が掛かる押圧部材１２５の先端面１２５ａの頂点１２５ａｚと、この押圧部材１２５からの押圧力を受けるＳｉ素子１３０のうち、感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋとが、Ｓｉ素子１３０の厚み方向（押圧力の働く方向）に見て互いに重なっている。このような形態とすることで、押圧部材１２５からの押圧力が感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋ近傍に掛かりやすくなるので、押圧部材１２５に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、感圧抵抗体１３１に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が特に生じ難い。従って、筒内圧Ｐを特に精度よく検出できる。

また、本実施形態では、押圧部材１２５の先端面（凸曲面）１２５ａが、Ｓｉ素子１３０の第１主面１３０ａの４つの外周辺１３０ａｊ上までそれぞれ達する形態（先端面の１２５ａの外周縁１２５ａｊが第１主面１３０ａの外周辺１３０ａｊ上まで達する形態）とされている。このように凸曲面を平面視大きく（広く）形成することで、筒内圧Ｐにより押圧部材１２５に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、これらの荷重による応力変化をＳｉ素子１３０の広い範囲に分散できるので、感圧抵抗体１３１に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が特に生じ難い。従って、筒内圧Ｐを特に精度よく検出できる。

また、本実施形態では、感圧抵抗体１３１が、その感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋが第１主面１３０ａの中心Ｈと一致する形態に配置されている。このような形態とすることで、筒内圧Ｐにより押圧部材１２５に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、感圧抵抗体１３１に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が特に生じ難い。従って、筒内圧Ｐを特に精度よく検出できる。
また、感圧抵抗体１３１は、感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋを中心とする点対称形とされている。このような形態とすることで、筒内圧Ｐにより押圧部材１２５に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、感圧抵抗体１３１に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が特に生じ難い。従って、筒内圧Ｐを特に精度よく検出できる。

また、感圧抵抗体１３１は、複数の感圧部位１３１ｃ，１３１ｃ，…の＜１１０＞方向の寸法ＬＡが、感圧体領域１３０ａｒの中心Ｋから＜１００＞方向に遠ざかるものほど小さくなる形態とされている。個々の感圧部位１３１ｃ，１３１ｃ，…の感度自体は変わらないが、偏荷重や横方向に振動する荷重により受ける応力が変わりやすい周囲により短い感圧部位１３１ｃを設け、偏荷重や横方向に振動する荷重により受ける応力が変わりにくい中央付近により長い感圧部位１３１ｃを設けることで、感圧抵抗体１３１全体で見たときのこれらの荷重に対する感度を下げることができる。これにより、押圧部材１２５に掛かる荷重に偏荷重成分や横方向に振動する荷重が含まれていても、感圧抵抗体１３１に生じる抵抗変化の大きさにこれらの荷重の影響が特に生じ難くなる。従って、筒内圧Ｐを特に精度よく検出できる。

また、感圧抵抗体１３１は、感圧体領域１３０ａｒが円状となる形態に形成されている。押圧部材１２５に掛かる横方向に振動する荷重が、横方向のうちのいずれの方向に振動する場合でも、感圧体領域１３０ａｒが方向性のない形状（円状）とされていれば、感圧抵抗体１３１に生じる抵抗変化の大きさにこの荷重の影響が特に生じ難くなる。従って、筒内圧Ｐを更に精度よく検出できる。

また、本実施形態では、押圧部材１２５がガラス部材１２５ｅと金属層１２５ｆとを有し、このうちガラス部材１２５ｅがＳｉ素子１３０に接合しているので、押圧部材１２５とＳｉ素子１３０とは、陽極接合を行うことにより、容易かつ確実に接合できる。このため、Ｓｉ素子１３０と押圧部材１２５との接合の信頼性が高い筒内圧センサ付きグロープラグ１００とすることができる。
一方、ガラス部材１２５ｅの先端側の表面１２５ｅａには、凸曲面をなす金属層１２５ｆが被着されている。このため、押圧部材１２５（金属層１２５ｆ）の凸曲面（先端面）１２５ａの頂点１２５ａｚが、これに当接する中間部材１２３から筒内圧Ｐに応じた力を受けたときに、ガラス部材１２５ｅが金属層１２５ｆに保護されているので、ガラス部材１２５ｅが割れにくい。従って、この点でも信頼性が高い筒内圧センサ付きグロープラグ１００とすることができる。

また、本実施形態では、Ｓｉ素子１３０の第１主面１３０ａの面方位を｛１１０｝面とした圧縮型のＳｉ素子とし、感圧抵抗体１３１を、Ｓｉ素子１３０の＜１１０＞方向に延びる複数の感圧部位１３１ｃ，１３１ｃ，…と、これらの端同士を接続する複数の方向転換部１３１ｄ，１３１ｄ，…とを有する蛇行状としている。しかも、方向転換部１３１ｄ，１３１ｄ，…の形状を円弧状としている。このような形態とすることで、感圧抵抗体１３１は、＜１１０＞方向に延びる感圧部位１３１ｃ，１３１ｃ，…において、高い感度で筒内圧Ｐに応じた抵抗変化を生じさせ得る上、方向転換部１３１ｄ，１３１ｄ，…にも＜１１０＞方向に延びる成分を持たせているため、各方向転換部１３１ｄ，１３１ｄ，…においても、筒内圧Ｐに応じた抵抗変化を生じさせ得る。このため、感圧抵抗体１３１全体として、筒内圧Ｐに応じた抵抗変化を大きく生じさせることができる。

また、感圧抵抗体１３１の全体が、第１主面１３１ａのうちの接合領域１３１ｅ内に配置されている。このような形態とすることで、感圧抵抗体１３１の全体に、筒内圧Ｐに応じた押圧部材１２５の押圧力が直接掛かるので、感圧抵抗体１３１の筒内圧Ｐに対する感度を更に向上させることができる。
また、感圧抵抗体１３１は、これが内接する仮想円ＮＥの直径ＲＮが、Ｓｉ素子１３０の一辺の長さＴＮの２分の１以下となる形態とされている。このように感圧抵抗体１３１が形成される感圧体領域１３１ａｒをコンパクトにすることにより、偏荷重や横方向に振動する荷重による応力の偏りが生じやすい第１主面１３０ａの周辺部分における応力変化の影響を受け難くできる。従って、筒内圧Ｐを特に精度よく検出できる。

また、本実施形態では、Ｓｉ素子１３０の第１主面１３０ａに感温抵抗体１３３が形成されているので、Ｓｉ素子１３０の温度Ｔを併せて検出できる。しかも、この感温抵抗体１３３は、第１主面１３０ａのうち、押圧部材１２５が接合していない非接合領域１２５ｆ１内に配置されているため、押圧部材１２５により押圧力が直接掛からないので、筒内圧Ｐによる抵抗変化を特に小さくできる。即ち、感温抵抗体１３３の圧力依存性を特に小さくできる。
また、感圧抵抗体１３１は、前述のように押圧部材１２５による押圧力を直接受けるように配置されているので、感圧抵抗体１３１が内接する仮想円ＮＥの外側に感温抵抗体１３３を配置することで、感温抵抗体１３３に押圧部材１２５による押圧力の影響を生じ難くすることができる。従って、感温抵抗体１２５の圧力依存性を特に小さくできる。

また、本実施形態では、Ｓｉ素子１３０は、ＳＯＩ基板であるので、高温下でのＳｉ素子１３０の絶縁抵抗の低下を抑制し、Ｓｉ素子１３０ひいては筒内圧センサ付きグロープラグ１００の高温耐性を向上させることができる。このため、筒内圧Ｐの検出時に高温となる内燃機関での使用に特に適している。
また、本実施形態の筒内圧センサ付きグロープラグ１００は、Ｓｉ素子１３０の第２主面１３０ｂに接合されてＳｉ素子１３０を支持する支持部材１２７を備えるので、耐荷重性が高い。

なお、図１０に断面を示した押圧部材１２５は、例えば次のようにして作成することができる。まず、インジェクション成形等により、ガラス部材１２５ｅを形成する。その後、このガラス部材１２５ｅの表面１２５ｅａに、Ｃｒ層をスパッタにより形成し、その上に、Ｎｉメッキ層を電解メッキにより形成する。これにより、Ｃｒ層とＮｉメッキ層とからなる金属層１２５ｆが形成される。その際、ガラス部材１２５ｅの表面１２５ｅａ以外には保護層を形成しておき、メッキ液や処理液が触れないようにする。その後、この保護層を除去すれば、図１０に示した押圧部材１２５ができる。

（実施形態２）
次いで、第２の実施形態について説明する。上記実施形態１の筒内圧センサ付きグロープラグ１００の押圧部材１２５は、ガラス部材１２５ｅと、このガラス部材１２５ｅの表面１２５ｅａに被着された金属層１２５ｆとから構成されている（図１０参照）。これに対し、本実施形態２の筒内圧センサ付きグロープラグ１００の押圧部材２２５は、基端側に位置するガラス部材（ガラス層）２２５ｅと、先端側に位置する金属部材２２５ｆとから構成されている点が、上記実施形態１と異なる（図１１参照）。それ以外は、基本的に上記実施形態１と同様であるので、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。

本実施形態２の筒内圧センサ付きグロープラグ２００は、上記実施形態１と同様な外形の押圧部材２２５を有するが、この押圧部材２２５は、ガラス部材２２５ｅと金属部材２２５ｆとから構成されている。
ガラス部材２２５ｅは、基端側に位置し、平坦な先端面２２５ｅａと、これに平行な基端面２２５ｂとを有する板状（層状）をなす。このガラス部材２２５ｅの基端面２２５ｂは、押圧部材２２５の基端面２２５ｂでもある。
金属部材２２５ｆは、ガラス部材２２５ｅの先端側に位置し、凸曲面をなす先端面２２５ａと、平坦な基端面２２５ｆｂとを有する。この金属部材２２５ｆの先端面２２５ａは、押圧部材２２５の先端面２２５ａでもある。

このような形態の押圧部材２２５は、基端面２２５ｂがガラス部材２２５ｅからなるので、押圧部材２２５とＳｉ素子１３０とは、陽極接合を行うことにより、容易かつ確実に接合できる。このため、押圧部材２２５とＳｉ素子１３０との接合の信頼性が高い筒内圧センサ付きグロープラグ２００とすることができる。
一方、押圧部材２２５の先端側は、金属部材２２５ｆからなる。このため、押圧部材２２５（金属部材２２５ｆ）の凸曲面（先端面２２５ａ）の頂点２２５ａｚが、これに当接する中間部材１２３から筒内圧Ｐに応じた力を受けたときに、ガラス部材２２５ｅが金属部材２２５ｆを介して保護されているので、ガラス部材２２５ｅが割れにくい。従って、この点でも信頼性が高い筒内圧センサ付きグロープラグ２００とすることができる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、上記実施形態１と同様な作用効果を奏する。

なお、図１１に断面を示した押圧部材２２５は、例えば次のようにして作成することができる。まず、プレス成型等により、金属部材２２５ｆを形成する。その後、この金属部材２２５ｆの基端面２２５ｆｂに、陽極接合可能なガラス層をスパッタにより形成し、ガラス部材２２５ｅを形成する。これにより、押圧部材２２５ができる。

以上において、本発明を実施形態１，２に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１，２に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態１，２では、グロープラグに圧力検出機構１２０を内蔵した形態の圧力センサ１００，２００を例示したが、これに限らず、グロープラグとしての機能を有さずに、筒内圧Ｐの検出を行う圧力センサを構成することもできる。
また、上記実施形態１，２では、Ｓｉ素子１３０の高温耐性を向上させるために、Ｓｉ素子１３０をＳＯＩ基板としているが、筒内圧センサ付きグロープラグ１００，２００を適宜変更することにより、Ｓｉ素子１３０が高温環境下に晒されない構成とする場合には、Ｓｉ素子１３０をＳＯＩ基板以外のＳｉ素子としてもよい。

実施形態１に係る筒内圧センサ付きグロープラグの外観図である。 実施形態１に係る筒内圧センサ付きグロープラグの縦断面図である。 実施形態１に係る筒内圧センサ付きグロープラグのうち、先端側部分を示す部分縦断面図である。 実施形態１に係る筒内圧センサ付きグロープラグのうち、基端側部分を示す部分縦断面図である。 実施形態１に係る筒内圧センサ付きグロープラグのうち、圧力検出機構の近傍を示す部分拡大縦断面図である。 実施形態１に係る筒内圧センサ付きグロープラグに関し、Ｓｉ素子と押圧部材と支持部材からなる素子接合体を示す斜視図である。 実施形態１に係る筒内圧センサ付きグロープラグに関し、Ｓｉ素子と押圧部材と支持部材からなる素子接合体を示す側面図である。 実施形態１に係る筒内圧センサ付きグロープラグに関し、Ｓｉ素子の第１主面側から見た平面図である。 実施形態１に係る筒内圧センサ付きグロープラグに関し、Ｓｉ素子の第１主面のうち、感圧抵抗体近傍の部分拡大平面図である。 実施形態１に係る筒内圧センサ付きグロープラグに関し、押圧部材を示す縦断面図である。 実施形態２に係る筒内圧センサ付きグロープラグに関し、押圧部材を示す縦断面図である。

１００，２００ 筒内圧センサ付きグロープラグ（圧力センサ）
１２０ 圧力検出機構
１２５，２２５ 押圧部材
１２５ａ，２２５ａ 先端面（凸曲面）
１２５ａｊ 外周縁
１２５ａｚ，２２５ａｚ 頂点
１２５ｂ，２２５ｂ 基端面
１２５ｅ，２２５ｅ ガラス部材
１２５ｅａ 表面
１２５ｆ 金属層（金属部材）
２２５ｆ 金属部材
１２７ 支持部材
１２７ａ 先端面
１２７ｂ 基端面
１３０ Ｓｉ素子
１３０ａ 第１主面
１３０ａｊ 外周辺
１３０ａｒ 感圧体領域
１３０ａｈ１，１３０ａｈ２，１３０ａｈ３，１３０ａｈ４ 角部
１３０ｂ 第２主面
１３０ｅ 接合領域
１３０ｆ１，１３０ｆ２，１３０ｆ３，１３０ｆ４ 非接合領域
１３１ 感圧抵抗体
１３１ｃ 感圧部位
１３１ｄ 方向転換部
１３３ 感温抵抗体
１３３ｃ 感温部位
１３３ｄ 方向転換部
１４０ 素子接合体
１５０ ヒータ
ＡＸ 軸線
Ｇ （感圧抵抗体の）中心
Ｈ （第１主面の）中心
Ｊ （接合領域の）中心
Ｋ （感圧体領域の）中心
ＬＡ 寸法
ＮＥ 内接円
ＲＮ 直径
ＴＮ 長さ

Claims (10)

1. 第１主面及びこれに平行な第２主面を有する矩形板状をなし、検出対象である圧力Ｐにより自身に生じる応力を検出するＳｉ素子と、
   前記Ｓｉ素子の前記第１主面に接合し、前記圧力Ｐに応じた押圧力により前記第１主面を押圧して、前記Ｓｉ素子を厚み方向に圧縮する押圧部材と、
   を備える圧力センサであって、
   前記Ｓｉ素子は、
   前記第１主面の面方位が｛１１０｝面とされてなり、
   前記第１主面に形成され、前記圧力Ｐに応じて自身の第１抵抗値が変化する感圧抵抗体を有し、
   前記押圧部材は、
   前記第１主面に接合してなり、前記第１主面の４つの角部を避けつつ、前記第１主面を囲む４つの外周辺までそれぞれ達する形態とされ、
   自身から見て前記Ｓｉ素子側とは逆方向の外側に位置し、前記逆方向に突出するドーム状の凸曲面を有し、
   この凸曲面の頂点と、前記Ｓｉ素子の前記第１主面のうち、前記感圧抵抗体が形成された感圧体領域の中心とが、前記Ｓｉ素子の厚み方向に見て互いに重なる形態とされてなり、
   前記感圧抵抗体は、
   蛇行状とされてなり、
   前記Ｓｉ素子の＜１１０＞方向に延び、互いに間隔をあけて並ぶ複数の感圧部位と、
   互いに隣り合う前記感圧部位の端同士を接続する方向転換部であって、円弧状を有する複数の方向転換部と、を有し、
   複数の前記感圧部位の＜１１０＞方向の寸法が、前記感圧体領域の中心から＜１００＞方向に遠ざかるにつれて小さくなる形態とされてなり、
   前記感圧体領域の中心を中心とした点対称形とされてなり、かつ、
   前記第１主面においてこの感圧抵抗体が内接する仮想円の直径が、前記第１主面の短辺の長さの２分の１以下となる形態とされてなる
   圧力センサ。
2. 請求項１に記載の圧力センサであって、
   前記感圧抵抗体は、
   前記感圧体領域の中心が前記第１主面の中心に一致する形態に配置されてなる
   圧力センサ。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧力センサであって、
   前記押圧部材の前記凸曲面は、
   前記Ｓｉ素子の４つの前記外周辺上までそれぞれ達する形態とされてなる
   圧力センサ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
   前記押圧部材は、
   ガラスからなり、前記Ｓｉ素子の前記第１主面に接合するガラス部材と、
   金属からなり、このガラス部材の前記逆方向側に位置し、前記凸曲面をなす金属部材と、を有する
   圧力センサ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
   前記感圧体領域は、円状とされてなる
   圧力センサ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
   前記感圧抵抗体は、
   その全体が、前記第１主面のうち、前記押圧部材が接合している接合領域内に配置されてなる
   圧力センサ。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
   前記Ｓｉ素子は、
   前記第１主面に形成され、このＳｉ素子の温度Ｔに応じて自身の第２抵抗値が変化する一方、前記圧力Ｐによる抵抗値変化率が前記感圧抵抗体よりも小さい感温抵抗体であって、
   前記第１主面の４つの前記角部のいずれかに配置されてなる感温抵抗体を有する
   圧力センサ。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
   前記Ｓｉ素子は、ＳＯＩ基板である
   圧力センサ。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
   前記Ｓｉ素子の前記第２主面に接合され、前記Ｓｉ素子を支持する支持部材を更に備える
   圧力センサ。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
    前記圧力センサは、
    内燃機関に取り付け可能で、
    内燃機関の筒内圧の変化に応じて、前記押圧部材による前記第１主面の押圧力が変化する形態に構成されてなる
    圧力センサ。

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