JP6207552B2

JP6207552B2 - 圧力センサ

Info

Publication number: JP6207552B2
Application number: JP2015140342A
Authority: JP
Inventors: 俊介津荷; 山田　達範; 達範山田; 祐介藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2035-07-14
Also published as: JP2017020960A

Description

本開示は、内燃機関の燃焼室内の圧力を測定する圧力センサに関する。

圧力センサとして、エンジンヘッドに装着される主体金具と、ダイアフラムと受圧ロッドとを有する受圧部材と、受圧ロッドにねじ込まれる押えねじと、押えねじの頭部と主体金具との間に挟まれた圧電センサと、を有するものが、提案されている。ダイアフラムが燃焼圧を受けると、ダイアフラムが後方に押され、受圧ロッドが収縮変形し、押えねじの締め付け力が低下する。圧電センサは、締め付け力の変化を電気出力の変化に変換する。ここで、高温の燃焼ガスによるダイアフラムの熱変形量を少なくするために、ダイアフラムの前面に、熱遮蔽板が配設されている。

特開平７−３１８４４８号公報特開平７−１９９８１号公報

ところで、燃焼室内では、燃料の燃焼によってカーボンが生じ得る。このようなカーボンが、熱遮蔽板のような受熱のための部材と、ダイアフラムと、の間に流入することによって、不具合が生じる場合があった。例えば、ダイアフラムにカーボンが付着して、ダイアフラムの特性が変化する場合があった。

本開示は、受熱のための部材とダイアフラムとの間にカーボンが流入することを抑制できる技術を開示する。

本開示は、例えば、以下の適用例を開示する。

［適用例１］
筒状の筐体と、前記筐体の先端側に接合され前記筐体の軸線に交差する方向に拡がり受圧した圧力に応じて撓むダイアフラムと、前記筐体内に配置され前記圧力によって変化する電気的特性を有するセンサ部と、を備える圧力センサであって、
前記ダイアフラムの先端側に配置され前記ダイアフラムに直接的または間接的に接続された、熱を受ける受熱部を備え、
前記受熱部は、
前記軸線に交差する方向に拡がる板部と、
前記板部の縁から前記先端側に突出する側壁部と、
を備え、
前記側壁部は、前記板部の縁の全周に亘って形成されており、
前記側壁部には、前記板部の縁に沿って並ぶ複数の貫通孔が形成されており、
前記複数の貫通孔の前記軸線に平行な方向の長さの最大値は、０．３ｍｍ以上であり、
前記軸線に垂直、かつ、前記複数の貫通孔を通らない前記側壁部の断面において、前記側壁部の外周長を、外周長Ｃ１とし、
前記軸線に垂直、かつ、前記複数の貫通孔を通る前記側壁部の断面において、前記側壁部の外周面に対応する部分の長さの合計を、壁長Ｃ２とする場合に、
（Ｃ２／Ｃ１）≦０．６、を満たす、
圧力センサ。

この構成によれば、受熱部の板部が燃焼室内を流れるガスを受ける場合に、ガスが、側壁部の複数の貫通孔を通じて側壁部の内周側から外周側へ流れる。このようにガスが側壁部の貫通孔から外周側に向かって流れるので、燃焼室内で生じたカーボンが側壁部の外周側を流れて受熱部とダイアフラムとの間に流入することを、抑制できる。

［適用例２］
適用例１に記載の圧力センサであって、
前記側壁部の内周面と、前記板部の前記先端側の面と、の接続部分は、丸められている、
圧力センサ。

この構成によれば、板部の先端側の面から側壁部の貫通孔へガスが流れ易くなるので、貫通孔から外周側へ流れるガスの流速の低下を抑制できる。従って、カーボンが側壁部の外周側を流れて受熱部とダイアフラムとの間に流入することを、抑制できる。

［適用例３］
適用例１または２に記載の圧力センサであって、
前記軸線を中心とする中心角が９０度である任意の方向の角度範囲内において、
前記外周長Ｃ１のうち前記角度範囲内に含まれる部分の長さを、部分外周長Ｃ１ａとし、
前記壁長Ｃ２のうち前記角度範囲内に含まれる部分の長さを、部分壁長Ｃ２ａとする場合に、
（Ｃ２ａ／Ｃ１ａ）≦０．６、を満たす、
圧力センサ。

この構成によれば、軸線から見た複数の貫通孔の分布が特定の方向に偏ることが抑制されるので、貫通孔から外周側に向かうガスの流れが側壁部の全周のうちの一部に偏ることが抑制される。従って、カーボンが側壁部の外周側を流れて受熱部とダイアフラムとの間に流入することを、適切に抑制できる。

［適用例４］
適用例１から３のいずれか１項に記載の圧力センサであって、
前記軸線を含む前記側壁部の平断面において、内周側から外周側に向かう方向のうち、前記軸線に垂直な方向の角度をゼロ度とし、前記先端側に傾斜する方向の角度を正の角度とし、後端側に傾斜する方向の角度を負の角度とする場合に、前記貫通孔の前記後端側の内面の角度は、−４０度以上２０度以下である、
圧力センサ。

この構成によれば、貫通孔から外周側に向かうガスの流れによって受熱部とダイアフラムとの間にカーボンが流入することを、抑制できる。

なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、圧力センサ、その圧力センサを搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。

第１実施形態としての圧力センサ１０を示す説明図である。圧力センサ１０の先端部を拡大して示す断面図である。受熱部９０の説明図である。素子部５０の分解斜視図である。参考例の圧力センサ１０ｘの動作の説明図である。シミュレーションに用いられたモデルの概略図である。シミュレーションに用いられたモデルの概略図である。シミュレーション結果を示すグラフである。複数のモデルの流入距離ｄｘを示すグラフである。受熱部の別の実施形態の説明図である。受熱部の別の実施形態の説明図である。シミュレーション結果を示すグラフである。側壁部９２の軸線ＣＬに垂直な断面の一部の説明図である。

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態としての圧力センサ１０を示す説明図である。本実施形態の圧力センサ１０は、内燃機関に取り付けられて、内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するために用いられる。図１に示すように、圧力センサ１０は、主な構成要素として、筒状の第１金具２０および第２金具３０と、受圧部４０と、受熱部９０と、素子部５０と、ケーブル６０と、を備えている。中心軸ＣＬは、圧力センサ１０の中心軸である。以下、中心軸ＣＬを軸線ＣＬとも呼び、軸線ＣＬに平行な方向を、「軸線方向」とも呼ぶ。軸線ＣＬを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、軸線ＣＬを中心とする円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。また、軸線ＣＬに沿って第１金具２０から第２金具３０へ向かう方向を、「先端方向Ｄｆ」と呼び、先端方向Ｄｆの反対方向を、「後端方向Ｄｒ」と呼ぶ。先端方向Ｄｆ側を「先端側」と呼び、後端方向Ｄｒ側を「後端側」とも呼ぶ。

図１には、圧力センサ１０の先端側の部分の軸線ＣＬよりも左側の断面構成が示されている。この断面は、軸線ＣＬを含む平断面（平面で切断された断面）である。また、図１には、圧力センサ１０の他の部分の外観構成が示されている。本実施形態では、圧力センサ１０の中心軸ＣＬは、第１金具２０と第２金具３０と受圧部４０と受熱部９０と素子部５０とのそれぞれの中心軸でもある。

第１金具２０および第２金具３０は、中心軸ＣＬに垂直な断面(以下、横断面とも呼ぶ）が円環状であって軸線方向に延びる筒形状を有している。本実施形態では、第１金具２０と第２金具３０とは、ステンレス鋼で形成されている。ただし、他の材料（例えば、低炭素鋼などの鋼、種々の金属材料）を採用してもよい。

第１金具２０には、中心軸ＣＬを中心とする貫通孔である軸孔２１が形成されている。また、第１金具２０の後端側外周面には、ねじ部２２および工具係合部２４が設けられている。ねじ部２２は、圧力センサ１０を内燃機関のシリンダヘッド５００の取り付け孔５１０に固定するためのねじ山を備えている。工具係合部２４は、圧力センサ１０の取り付けおよび取り外しに用いられる工具（図示しない）に係り合う外周形状（例えば、横断面が六角形）を有する。

図２は、圧力センサ１０の先端部、具体的には図１に領域Ｘとして示す部位を拡大して示す断面図である。この断面は、軸線ＣＬを含む平断面である。第２金具３０は、第１金具２０の先端側に配置されており、第１金具２０の先端との間で溶融部２６を介して接合されている。溶融部２６は、第１金具２０と第２金具３０との溶接（例えば、レーザ溶接）の際に、溶融した部分である。第２金具３０の先端部には、先端側から後端側に向かって拡径する拡径部３４が形成されている。圧力センサ１０が内燃機関に取り付けられる場合、拡径部３４は、内燃機関のシリンダヘッド５００の取り付け孔５１０のシール面５２０に密着する。また、第２金具３０には、中心軸ＣＬを中心とする貫通孔である軸孔３１が形成されている。軸孔３１は、大内径部３５と、大内径部３５の後端側に接続され大内径部３５の内径よりも小さい内径を有する小内径部３６と、で構成されている。大内径部３５と小内径部３６との間には、段部３９が設けられている。段部３９は、先端方向Ｄｆ側を向いた面を形成している。軸孔３１内には、先端側から後端側に向かって順に、受圧部４０と素子部５０とが配置されている。

受圧部４０は、ダイアフラム４２とロッド４４とを備えている。ダイアフラム４２は、軸線ＣＬを中心とする略円形の膜である。ダイアフラム４２の外周側の縁４２ｏは、全周に亘って、第２金具３０の先端部に溶接されている（例えば、レーザ溶接）。ダイアフラム４２の後端側の面の中央部には、ロッド４４が接続されている。ロッド４４は、軸線ＣＬを中心とする円柱状の部分であり、ダイアフラム４２から後端方向Ｄｒ側に向かって延びている。ロッド４４の後端部４９には、素子部５０が接続されている。ダイアフラム４２とロッド４４とは、ステンレス鋼を用いて、一体的に形成されている（例えば、鍛造や削り出し）。ただし、ダイアフラム４２とロッド４４とを別々に形成した後に、溶接などによりダイアフラム４２とロッド４４とを一体化してもよい。また、他の材料（例えば、低炭素鋼などの鋼、種々の金属材料）を採用してもよい。

ダイアフラム４２の先端側の面には、受熱部９０が接合されている（例えば、レーザ溶接）。図３は、受熱部９０の説明図である。図３（Ａ）は、受熱部９０の斜視図を示し、図３（Ｂ）は、受熱部９０の軸線ＣＬを含む平断面を示している。受熱部９０は、軸線ＣＬを中心とする円盤状の板部９３と、板部９３の外周側の縁９３ｏから先端方向Ｄｆ側へ突出する円筒状の側壁部９２と、板部９３の中央部から後端方向Ｄｒ側へ突出する円柱状の脚部９８と、を備えている。以下、側壁部９２と板部９３との全体を、「主部９１」とも呼ぶ。脚部９８の外径は、主部９１の外径よりも小さい。

側壁部９２は、板部９３の縁９３ｏの全周に亘って形成されている。側壁部９２には、板部９３の縁９３ｏに沿って並ぶ（すなわち、周方向に沿って並ぶ）複数の貫通孔９７が形成されている。本実施形態では、貫通孔９７は、軸線ＣＬに垂直な２つの内面と、軸線ＣＬに平行な２つの内面と、によって囲まれる略矩形状の孔である。

図３（Ｂ）中のサイズＨ１は、貫通孔９７の軸線方向のサイズであり、複数の貫通孔９７の軸線ＣＬに平行な方向の長さ（すなわち、大きさ）の最大値である。１つの貫通孔９７の軸線方向のサイズは、軸線ＣＬに平行な直線が１つの貫通孔９７の内面上の２点を通る場合に、それらの２点を結ぶ線分の長さの最大値である。サイズＨ１は、複数の貫通孔９７のそれぞれの軸線方向のサイズのうちの最大値である。図３（Ｂ）の実施形態では、貫通孔９７は、径方向に沿って延びている。従って、サイズＨ１は、貫通孔９７の軸線ＣＬに平行な方向の長さと同じである。

図３（Ｃ）、図３（Ｄ）は、側壁部９２の軸線ＣＬに垂直な断面を示している。図３（Ｃ）は、複数の貫通孔９７を通らない第１断面ＣＳ１を示し、図３（Ｄ）は、複数の貫通孔９７を通る第２断面ＣＳ２を示している。

図３（Ｃ）に示す外周長Ｃ１は、第１断面ＣＳ１における側壁部９２の外周の長さである。本実施形態では、側壁部９２の形状が軸線ＣＬに沿って延びる略円筒であるので、外周長Ｃ１は、受熱部９０の外径Ｄ２から算出される円の周長と同じである。

図３（Ｄ）に示す壁長Ｃ２は、第２断面ＣＳ２において、側壁部９２の外周面に対応する部分の長さの合計である。図３（Ｄ）では、壁長Ｃ２は、太線で示された部分の長さの合計である。壁長Ｃ２は、外周長Ｃ１から、貫通孔９７の周方向の長さを引いた残りである。なお、第１実施形態では、複数の貫通孔９７は、周方向に沿って均等に分布するように、配置されている。

側壁部９２と板部９３と脚部９８とは、ステンレス鋼を用いて、一体的に形成されている（例えば、鍛造や削り出し）。側壁部９２と板部９３と脚部９８とのうちの２つの部分、または、３つの部分を別々に形成した後に、溶接などによりそれらの部分を一体化してもよい。また、他の材料（例えば、低炭素鋼などの鋼、種々の金属材料）を採用してもよい。

図２に示すように、受熱部９０は、溶融部９９を介して、ダイアフラム４２（ひいては、受圧部４０）に、接合されている。溶融部９９は、受熱部９０とダイアフラム４２（ひいては、受圧部４０）との溶接時に溶融した部分である（例えば、レーザ溶接）。溶融部９９は、受熱部９０の中央部に形成されている。

また、図示するように、受熱部９０は、シリンダヘッド５００の取り付け孔５１０内に配置される。具体的には、受熱部９０は、取り付け孔５１０の先端方向Ｄｆ側の部分５３０の内に位置している（「先端部５３０」とも呼ぶ）。側壁部９２の外周面９２２は、取り付け孔５１０の先端部５３０の内周面に対向している。

ダイアフラム４２は、第２金具３０の先端において、軸孔３１を塞いでいる。ダイアフラム４２は、内燃機関の燃焼室内に露出し、ダイアフラム４２の先端方向Ｄｆ側の面４２ｆは、受圧面を形成する。本実施形態では、受圧面４２ｆは、ダイアフラム４２と受熱部９０との間の隙間を通じて、燃焼室内の圧力を受け得る。また、ダイアフラム４２は、受熱部９０を通じて、燃焼室内の圧力に応じた荷重を受け得る。そして、ダイアフラム４２は、燃焼室内の圧力に応じて変形する。ロッド４４は、ダイアフラム４２の変形に応じて軸線ＣＬに沿って変位することによって、ダイアフラム４２が受けた圧力に応じた荷重を、後端側の素子部５０に伝達する。ダイアフラム４２を薄くするほど、ダイアフラム４２が変形し易くなるので、圧力センサ１０の感度を高めることができる。

素子部５０は、２個の電極５２と、２個の電極５２に挟まれた圧電素子５１と、先端側の電極５２の先端側に配置された押さえ板５４と、後端側の電極５２から後端方向Ｄｒに向かって順番に並ぶリード部５３、押さえ板５４、絶縁板５５と、を備えている。図２に示すように、押さえ板５４、電極５２、圧電素子５１、電極５２、リード部５３、押さえ板５４、絶縁板５５は、先端側から後端側に向かってこの順番に、積層されている。絶縁板５５の後端側の面は、第２金具３０の段部３９に支持されている。ロッド４４の後端部４９は、先端側の押さえ板５４の先端側の面に接触している。後述するように、押さえ板５４は、軸線ＣＬを中心とする貫通孔５４ｈを有している。ロッド４４の後端部４９は、この貫通孔５４ｈに挿入される突出部を有している。この突出部の後端面は、先端側の電極５２の先端側の面に、接触している。圧電素子５１は、先端側の電極５２と押さえ板５４とを介して、ロッド４４に接続されている。ロッド４４と、先端側の押さえ板５４と電極５２との全体は、ダイアフラム４２と圧電素子５１とを接続する接続部１００を形成している。

図４は、素子部５０の分解斜視図である。図示するように、圧電素子５１と電極５２とは軸線ＣＬを中心とする円盤状の板状部材である。押さえ板５４と絶縁板５５とは、軸線ＣＬを中心とする円環状の板状部材である。圧電素子５１は、本実施形態では水晶を用いて形成されているが、他の材料で形成された圧電素子を採用してもよい。圧電素子５１上では、受圧部４０（図２）からロッド４４を通じて伝達された荷重に応じて、電荷が生じる。圧電素子５１は、荷重に応じた電荷（例えば、電気信号）を、２個の電極５２を通じて、出力する。出力された電気信号に基づいて、ダイアフラム４２の変形量、すなわち、燃焼室内の圧力を特定可能である。このように、圧電素子５１は、受圧部４０が受けた圧力によって変化する電気的特性を有している。電極５２と押さえ板５４とは、本実施形態ではステンレス鋼を用いて形成されているが、他の金属を用いて形成されてもよい。絶縁板５５は、リード部５３と第２金具３０（図２）との間を絶縁するための部材である。本実施形態では、絶縁板５５はアルミナで形成されているが、他種の絶縁性材料で形成されてもよい。

リード部５３は、略円盤状の板状部材である円盤部５７と、円盤部５７の中央部から後端方向Ｄｒに向かって延びる端子部５６と、を備えている。端子部５６は、押さえ板５４の貫通孔５４ｈと絶縁板５５の貫通孔５５ｈを通り抜けて、後端方向Ｄｒ側に突出している（図２）。リード部５３は、本実施形態ではステンレス鋼を用いて形成されているが、他の金属を用いて形成されてもよい。リード部５３は、円盤部５７と端子部５６とを合わせた形状をステンレス鋼の平板から打ち抜いた後に、端子部５６となる部分を折り曲げることにより作製することができる。

第２金具３０（図２）の軸孔３１内において、リード部５３は、円盤部５７が電極５２と面接触すると共に、端子部５６が後端側に延びるように配置される。端子部５６は、押さえ板５４の中央部の貫通孔５４ｈと絶縁板５５の中央部の貫通孔５５ｈとを貫通している。端子部５６の後端側の部分は、第２金具３０の小内径部３６の内壁面から離間した状態で、小内径部３６内に配置されている。

素子部５０を構成する各部材（絶縁板５５を除く）は、第２金具３０の軸孔３１内において、第２金具３０の内壁面から離間するように配置される。圧電素子５１の後端側の電極５２は、リード部５３（本実施形態では、更に、押さえ板５４）に電気的に接続されており、第１金具２０と第２金具３０とからは電気的に離れている。圧電素子５１の先端側の電極５２は、先端側の押さえ板５４とロッド４４と受圧部４０とを通じて、第２金具３０に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、圧電素子５１に掛かる荷重の分布を均等にするために、圧電素子５１の後端側だけでなく先端側にも押さえ板５４が配置されている。

第１金具２０の軸孔２１内には、ケーブル６０が配置されている。ケーブル６０は、圧電素子５１の電荷に基づいて内燃機関の燃焼圧を検出するための図示しない電気回路に対して、圧電素子５１の電荷を伝えるための部材である。本実施形態では、ケーブル６０として、多層構造を有するいわゆるシールド線を用いて、ノイズを低減している。ケーブル６０は、中心から外周側に向かって配置された、内部導体６５と、絶縁体６４と、導電コーティング６３と、外部導体６２と、ジャケット６１と、を備えている。内部導体６５は、複数の導線で構成されている。内部導体６５の径方向の外側は、絶縁体６４で囲まれている。絶縁体６４の外周面には、導電コーティング６３が設けられている。導電コーティング６３の径方向外側には、網シールドである外部導体６２が設けられている。外部導体６２の外周面は、ジャケット６１によって被覆されている。このように同軸上に配置された複数の部材を備えるケーブルは、同軸ケーブルとも呼ばれる。

図２に示すように、ケーブル６０の先端部では、ジャケット６１に覆われた部分から先端側に向かって、ジャケット６１に覆われない外部導体６２が露出している。また、外部導体６２が露出する部分から先端側に向かって、外部導体６２に覆われない絶縁体６４が露出している。さらに、絶縁体６４が露出する部分から先端側に向かって、絶縁体６４に覆われない内部導体６５が露出している。

ケーブル６０の先端部で露出する内部導体６５は、平板導線７５と細径導線７４とを介して、素子部５０の端子部５６に接続されている。具体的には、内部導体６５の先端には、平板導線７５が溶接されており、平板導線７５の先端には、コイル状に巻回された細径導線７４の後端が溶接されており、細径導線７４の先端は、端子部５６の後端部に溶接されている。平板導線７５と細径導線７４とは、圧電素子５１の電荷を、端子部５６から内部導体６５に伝達できる。なお、内部導体６５と端子部５６とを接続するための構成としては、平板導線７５と細径導線７４とを用いる構成に代えて、他の任意の構成を採用可能である。

端子部５６の先端から、端子部５６と細径導線７４とを接続する溶接部よりも後端側の位置まで、端子部５６の全体、および、細径導線７４の先端部を含む範囲が、熱収縮チューブ７２によって覆われている。これにより、端子部５６と第２金具３０（特に、小内径部３６）との間の電気的な絶縁の信頼性が高められている。圧力センサ１０を製造する際には、端子部５６を有するリード部５３と細径導線７４との溶接による一体化と、熱収縮チューブ７２による被覆とを、全体の組み立てに先立って行なえばよい。

外部導体６２の先端部には、外部導体６２の先端からさらに先端側に延びる接地導線７６が接続されている。接地導線７６は、外部導体６２から連続して形成された撚り線で構成されている。接地導線７６の先端部は、第２金具３０の後端部に溶接されている。これにより、外部導体６２は、接地導線７６、第２金具３０、および内燃機関のシリンダヘッドを通じて接地される。

圧力センサ１０を製造する際には、第２金具３０の先端側から軸孔３１（具体的には、大内径部３５）内に、素子部５０が挿入される。素子部５０のリード部５３の端子部５６は、予め、細径導線７４及び熱収縮チューブ７２と一体化されている。そして、第２金具３０の小内径部３６の先端側から細径導線７４が挿入され、小内径部３６の後端側から細径導線７４が引き出される。さらに、受圧部４０が、素子部５０の先端側に配置される。そして、ダイアフラム４２の縁４２ｏと第２金具３０とが溶接されて、溶融部４５が形成される。ロッド４４の長さは、素子部５０に適切な予荷重が印加されるように、予め決定される。その後、ダイアフラム４２に、受熱部９０が溶接されて、溶融部９９が形成される。

そして、第２金具３０（具体的には、小内径部３６）の後端側から引き出された細径導線７４の後端、および、内部導体６５の先端を、平板導線７５と溶接する。また、接地導線７６の先端部と第２金具３０の後端部とを溶接する。さらに、ケーブル６０を第１金具２０の軸孔２１内に通して、第１金具２０の先端と第２金具３０の後端とを溶接し、溶融部２６を形成する。その後、第１金具２０の軸孔２１内に溶融ゴムを注入して軸孔２１内をゴム層で満たし（図示せず）、圧力センサ１０を完成する。ゴム層を形成することにより、圧力センサ１０内の防水性を向上させ、かつ、防振性も高めている。なお、溶融ゴムに代えて溶融樹脂を軸孔２１内に注入してもよい。

Ｂ．ダイアフラム４２の熱膨張について：
ダイアフラム４２（図２）の受圧面４２ｆは、受熱部９０の側壁部９２とシリンダヘッド５００と間の隙間９５１と、受熱部９０の板部９３とダイアフラム４２との間の隙間９５２と、を通じて、燃焼室内の圧力Ｐｃを受け得る。また、ダイアフラム４２は、受熱部９０を通じて、圧力Ｐｃに応じた荷重を受け得る。ダイアフラム４２は、燃焼室内の圧力Ｐｃに応じて撓む（変形する）。図２の実施形態では、ダイアフラム４２は、軸線ＣＬに平行な方向に撓む。ロッド４４は、ダイアフラム４２の撓み（変形）に応じて、軸線ＣＬにおおよそ平行に変位する。これにより、ロッド４４は、圧力Ｐｃに応じた荷重を、素子部５０に伝達する。

また、受熱部９０は、ダイアフラム４２よりも先端側、すなわち、燃焼室側に、配置されている。受熱部９０は、ダイアフラム４２の代わりに、燃焼室からの熱を受けることができる。例えば、燃料の燃焼で生じた熱が、燃焼室内のガスを通じて、受熱部９０の先端側の面に伝導し得る。また、高温の燃焼ガスが、受熱部９０の先端側の面に接触し得る。このように、受熱部９０（特に、先端側の面）の温度が、高くなり得る。ダイアフラム４２は、受熱部９０の後端側に配置されているので、受熱部９０と比べて、燃焼室からの熱を受け難い。従って、ダイアフラム４２の熱膨張が抑制される。

図５は、参考例の圧力センサ１０ｘの動作の説明図である。図中には、圧力センサ１０ｘの先端側の一部分の軸線ＣＬを含む平断面が示されている。図２の実施形態の圧力センサ１０との差異は、受熱部９０が省略されている点だけである。圧力センサ１０ｘの他の部分の構成は、実施形態の圧力センサ１０の対応する部分の構成と、同じである。

ダイアフラム４２の受圧面４２ｆは、図２の実施形態の受圧面４２ｆと同様に、燃焼室内の圧力Ｐｃを受ける。また、図５の参考例では、図２の実施形態とは異なり、受熱部９０が省略されているので、ダイアフラム４２の先端方向Ｄｆ側の部分（例えば、受圧面４２ｆ）は、燃焼室からの熱を受ける。これにより、ダイアフラム４２のうち、先端方向Ｄｆ側の部分が、局所的に、熱膨張し得る。参考例では、ダイアフラム４２の外周側の縁４２ｏは、第２金具３０に接合されている。従って、ダイアフラム４２は、熱膨張によって、内周側に向かって伸びようとする。この場合、ダイアフラム４２の熱膨張は、ロッド４４に、軸線ＣＬに平行な力を印加し得る。例えば、図５の参考例では、ダイアフラム４２の受圧面４２ｆの熱膨張は、ロッド４４に、先端方向Ｄｆの力Ｆを印加している。これにより、素子部５０に印加される荷重が小さくなる。このように、参考例の圧力センサ１０ｘでは、素子部５０に印加される荷重が、燃焼ガスの温度に依存して大きく変動し得るので、素子部５０からの信号の誤差が大きくなる。

図２に示す実施形態では、受熱部９０によって、ダイアフラム４２の熱膨張が抑制されている。従って、図５の参考例と比べて、第１実施形態では、素子部５０からの信号の誤差を小さくできる。

Ｃ．側壁部９２の貫通孔９７について：
Ｃ１．シミュレーションについて：
受熱部９０の側壁部９２の貫通孔９７とガスの流れとの関係を検討するために、シミュレーションを行った。図６、図７は、シミュレーションに用いられたモデルの概略図である。図６は、実施形態の圧力センサ１０のモデルを示し、図７は、参考例の圧力センサ１０ｚのモデルを示している。図中には、軸線ＣＬを含む平断面の一部が示されている。図６の平断面は、貫通孔９７を通る平断面を示している。図中の小さい矢印は、ガスの流れる方向を示している。図示されたガスの流れは、有限要素法によるシミュレーションの結果を示している。なお、図中では、受熱部９０とダイアフラム４２との間の隙間９５２でのガスの流れる方向の図示が省略されている。

図６には、シリンダヘッド５００の取り付け孔５１０の先端部５３０と、圧力センサ１０の第２金具３０とダイアフラム４２と受熱部９０と、のそれぞれの一部分の軸線ＣＬを含む平断面が示されている。ダイアフラム４２と第２金具３０とは、中身の詰まった１つの部材に単純化されている。シミュレーションでは、図示された各寸法は、以下の値に設定された。
側壁部９２の内径Ｄ１＝７．８５ｍｍ
側壁部９２の外径Ｄ２＝８．４５ｍｍ
取り付け孔５１０の先端部５３０の内径Ｄ３＝９ｍｍ
シリンダヘッド５００の外径Ｄ４＝２０ｍｍ
第１クリアランスＣＬ１＝０．２７５ｍｍ
第２クリアランスＣＬ２＝０．５ｍｍ
第１クリアランスＣＬ１は、受熱部９０の側壁部９２と先端部５３０との間の隙間９５１の径方向の距離である。第２クリアランスＣＬ２は、受熱部９０の板部９３とダイアフラム４２との間の隙間９５２の軸線ＣＬに平行な方向の距離である。

図７に示す参考例の圧力センサ１０ｚでは、図６の受熱部９０が、参考例の受熱部９０ｚに置換されている。参考例のモデルの他の部分の構成は、図６の実施形態のモデルの対応する部分の構成と、同じである。受熱部９０ｚは、軸線ＣＬを中心とする円盤状の板部であり、側壁部９２を備えない点で受熱部９０と相違する。受熱部９０ｚの外径Ｄ２は、図６の受熱部９０の外径Ｄ２と同じである。受熱部９０ｚの軸線ＣＬに平行な方向の厚さは、図６の主部９１の厚さと同じである。

図６、図７の各モデルにおいて、上記のパラメータＤ２、Ｄ３、Ｄ４、ＣＬ１、ＣＬ２は、共通であった。シリンダヘッド５００の先端側が燃焼室６００であることとした。各部材５００、９０、９０ｚ、４２、３０の間の隙間と、燃焼室６００内と、には、標準的な空気が満たされていることとした。各部材５００、９０、９０ｚ、４２、３０の外面を通り抜けるガスの移動が無いこととした。そして、燃焼室６００から後端方向Ｄｒに向かって最大１６ＭＰａの圧力を印加した。この圧力の印加による空気の流れの経時変化をシミュレートした。

図６に示すように、実施形態のモデルでは、ガスは、燃焼室６００から後端方向Ｄｒに向かって流れている。そして、受熱部９０の近傍で、ガス流の方向は、径方向の外側に変化している。特に、実施形態のモデルでは、ガスは、側壁部９２の内周側で、板部９３の先端方向Ｄｆ側の面９３１に沿って、径方向の外側に向かって流れている。そして、ガスは、貫通孔９７から、側壁部９２とシリンダヘッド５００との間の隙間９５１に、流出している。

図６の下部には、隙間９５１の近傍の拡大図が示されている。図中の位置ＣＰは、カーボン粒子の通過位置の例を示している（以下、カーボン粒子を、単に「粒子」とも呼ぶ）。位置ＳＰは、カーボン粒子の開始位置を示している。シミュレーションでは、４つの開始位置ＳＰにカーボン粒子が配置された。開始位置ＳＰに配置された粒子は、ガス流によって、別の位置に移動した。シミュレーションでは、開始位置ＳＰへの粒子の配置が、複数回、繰り返され、そして、各粒子の位置の経時変化が計算された。シミュレーションでは、カーボン粒子の粒径が、１×１０^−９ｍに設定され、カーボン粒子の密度が、２ｋｇ／ｍ^３に設定された。

具体的には、４つの開始位置ＳＰは、受熱部９０の側壁部９２の先端方向Ｄｆ側の端部の近傍に、配置された。４つの開始位置ＳＰは、径方向に沿って０．１ｍｍ間隔で並んでいる。内周側の２つの開始位置ＳＰは、側壁部９２の先端方向Ｄｆ側に位置し、外周側の２つの開始位置ＳＰは、隙間９５１の先端方向Ｄｆ側に位置している。これら４つの開始位置ＳＰは、シリンダヘッド５００の取り付け孔５１０の先端部５３０内に、位置している。シミュレーションでは、このような４つの開始位置ＳＰに、圧力の印加開始からの０．１ｍｓの時間内に均等に分散して、１００個の粒子が配置された（本シミュレーションでは、０．００１ｍｓ毎に、１個の粒子が配置された）。１００個の粒子は、４つの開始位置ＳＰに均等に分散して配置された。

図中の最奥位置ＣＰｍは、粒子が通過した複数の位置のうち、最も後端方向Ｄｒ側の位置である。流入距離ｄｘは、受熱部９０の板部９３の後端方向Ｄｒ側の面９３２を基準とした最奥位置ＣＰｍの軸線ＣＬに平行な方向の位置までの軸線ＣＬに平行な距離であり、カーボン粒子の流入距離を示している。「ｄｘ＝０」は、カーボン粒子の最奥位置ＣＰｍが面９３２と同じ位置にあることを示している。「ｄｘ＞０」は、カーボン粒子の最奥位置ＣＰｍが面９３２よりも後端方向Ｄｒ側の位置にあることを示し、「ｄｘ＜０」は、カーボン粒子の最奥位置ＣＰｍが面９３２よりも先端方向Ｄｆ側の位置にあることを示している。

図６に示すように、実施形態のモデルでは、貫通孔９７から隙間９５１にガスが流出している。貫通孔９７から隙間９５１へ流出するガスは、カーボン粒子が隙間９５１を通り抜けることを抑制するエアカーテンとして、機能する。このように、貫通孔９７を流れるガスによって、カーボン粒子が隙間９５１を通って隙間９５２へ流入することが抑制されている。

図７に示すように、参考例のモデルでは、ガスは、燃焼室６００から後端方向Ｄｒに向かって流れている。そして、受熱部９０ｚの近傍で、ガス流の方向は、径方向の外側に変化している。図６の実施形態のモデルとは異なり、ガスは、受熱部９０ｚの外周面とシリンダヘッド５００との間の隙間９５１を、後端方向Ｄｒ側に向かって流れている。

図７の下部には、隙間９５１の近傍の拡大図が示されている。参考例のシミュレーションでも、図６の実施形態のシミュレーションと同じ条件下で、４つの開始位置ＳＰにカーボン粒子が配置された。図６のモデルとは異なり、参考例のモデルでは、カーボン粒子は、開始位置ＳＰから、隙間９５１を通って、受熱部９０ｚとダイアフラム４２との間の隙間９５２に到達している。最奥位置ＣＰｍは、受熱部９０ｚの後端方向Ｄｒ側の面９３２ｚよりも、後端方向Ｄｒ側に位置している（ｄｘ＞０）。なお、受熱部９０ｚの面９３２ｚの形状と位置とは、図６の板部９３の後端方向Ｄｒ側の面９３２の形状と位置と、それぞれ同じである。流入距離ｄｘは、面９３２ｚを基準とするカーボン粒子の流入距離を示している。

一般的に、カーボン粒子が隙間９５２に到達すると、素子部５０からの信号の誤差が大きくなり得る。具体的には、隙間９５２に到達したカーボン粒子は、ダイアフラム４２に付着し得る。カーボン粒子がダイアフラム４２に付着すると、ダイアフラム４２の物理的な特性が変化し得る。例えば、ダイアフラム４２の厚さが増大した場合と同様に、燃焼室内の圧力に対するダイアフラム４２の変形量が、小さくなり得る。この結果、素子部５０からの信号の誤差が大きくなり得る。

素子部５０からの信号の誤差を抑制するためには、カーボン粒子が隙間９５２に到達しないことが好ましい。例えば、図６、図７の流入距離ｄｘがゼロ以下であることが好ましい。図８は、図６の実施形態の圧力センサ１０と、図７の参考例の圧力センサ１０ｚとの、それぞれの流入距離ｄｘのシミュレーション結果を示すグラフである。図示するように、実施形態の圧力センサ１０の流入距離ｄｘは、ゼロよりも小さかった。一方、参考例の圧力センサ１０ｚの流入距離ｄｘは、ゼロよりも大きかった。このように、受熱部９０が、板部９３と、板部９３の縁から先端方向Ｄｆ側に突出する側壁部９２と、を備え、そして、側壁部９２に、板部９３の縁に沿って並ぶ複数の貫通孔９７が形成されることによって、カーボンが受熱部９０の後端方向Ｄｒ側（受熱部９０とダイアフラム４２との間の隙間９５２）に流入することを抑制できた。

Ｃ２．サイズＨ１と比率Ｃ２／Ｃ１について：
図９は、外周長Ｃ１に対する壁長Ｃ２の比率と、貫通孔９７のサイズＨ１と、の組み合わせが異なる複数のモデルの流入距離ｄｘを示すグラフである。横軸は、比率（Ｃ２／Ｃ１）を示し、縦軸は、流入距離ｄｘを示している。１つのデータ点は、１種類のモデルのシミュレーション結果を示している。サイズＨ１は、０．２ｍｍと０．３ｍｍと０．５ｍｍとのいずれかであった。比率Ｃ２／Ｃ１は、０．４、０．５、０．６、０．７のいずれかであった。比率Ｃ２／Ｃ１の調整は、壁長Ｃ２（すなわち、貫通孔９７の周方向の長さ）を調整することにより、行われた。パラメータＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、ＣＬ１、ＣＬ２（図６）のそれぞれの値は、図６で説明したモデルの値と、それぞれ同じであった。なお、図８の圧力センサ１０のモデルでは、サイズＨ１は、０．３ｍｍであり、比率Ｃ２／Ｃ１は、０．６であった。

図９に示すように、サイズＨ１が同じ場合には、比率Ｃ２／Ｃ１が小さいほど、流入距離ｄｘが小さかった。この理由は、以下のように推定される。比率Ｃ２／Ｃ１が小さいほど、貫通孔９７の周方向の長さが長い。上記の通り、側壁部９２の外周側の隙間９５１のうち、貫通孔９７の近傍では、貫通孔９７から流出するガスによって、カーボンの流入が抑制される。従って、比率Ｃ２／Ｃ１が小さいほど、カーボン粒子は、隙間９５１を通り抜けて隙間９５２へ到達することが難しい。

また、比率Ｃ２／Ｃ１が同じ場合には、サイズＨ１が大きいほど、流入距離ｄｘが小さかった。この理由は、以下のように推定される。サイズＨ１が大きいほど、貫通孔９７が大きいので、貫通孔９７から隙間９５１へ流れるガスの単位時間当たりの量が増大する。このガス量の増大により、カーボンの流入が抑制される。従って、サイズＨ１が大きいほど、カーボン粒子は、隙間９５１を通り抜けて隙間９５２へ到達することが難しい。

なお、図９のグラフに示すように、ゼロ以下の流入距離ｄｘを実現したサイズＨ１と比率Ｃ２／Ｃ１との組み合わせは、以下の通りであった。
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

サイズＨ１と比率Ｃ２／Ｃ１との好ましい範囲を、上記の８種類のモデルの値を用いて定めても良い。例えば、サイズＨ１が０．３ｍｍ以上であり、かつ、比率Ｃ２／Ｃ１が０．６以下である範囲を採用してもよい。また、サイズＨ１が０．２ｍｍ以上であり、かつ、比率Ｃ２／Ｃ１が０．５以下である範囲を採用してもよい。また、サイズＨ１が０．５ｍｍ以上であり、かつ、比率Ｃ２／Ｃ１が０．７以下である範囲を採用してもよい。

いずれの場合も、サイズＨ１が大きいほど、貫通孔９７から隙間９５１へ流れるガス量を増大できるので、サイズＨ１が大きいほど、カーボン粒子が隙間９５１を通って隙間９５２に流入することが抑制される。従って、サイズＨ１の上限としては、受熱部９０の側壁部９２の軸線ＣＬに平行な方向の長さよりも小さい任意の値を採用可能と推定される。

また、比率Ｃ２／Ｃ１が小さいほど、隙間９５１のうちのカーボン粒子が通り抜けやすい部分（すなわち、貫通孔９７の無い部分）が小さくなるので、比率Ｃ２／Ｃ１が小さいほど、カーボン粒子が隙間９５１を通って隙間９５２に流入することが抑制される。従って、比率Ｃ２／Ｃ１の下限としては、ゼロよりも大きな種々の値を採用可能である。一般的には、比率Ｃ２／Ｃ１が小さいほど、側壁部９２の強度が低下するので、比率Ｃ２／Ｃ１の下限としては、側壁部９２の実用的な強度を実現できるような値を採用することが好ましい。

なお、サイズＨ１と比率Ｃ２／Ｃ１との好ましい範囲は、上記のモデルの構成に限らず、他の種々の構成にも適用可能と推定される。例えば、受熱部９０の内径Ｄ１と外径Ｄ２、取り付け孔５１０の先端部５３０の内径Ｄ３、第１クリアランスＣＬ１などのパラメータの値が、上記のモデルの値と異なってもよい。この場合も、サイズＨ１と比率Ｃ２／Ｃ１とが上記の好ましい範囲内にある場合には、好ましい範囲外にある場合と比べて、流入距離ｄｘを小さくできると推定される。

Ｃ３．側壁部９２と板部９３との接続部分について：
図１０は、受熱部の第２実施形態の説明図である。図中には、受熱部９０ｂの軸線ＣＬを含む平断面の一部が示されている。図３に示す第１実施形態の受熱部９０との差異は、側壁部９２の内周側の面９２１と、板部９３の先端方向Ｄｆ側の面９３１と、の接続部分９４０ｂが丸められている点だけである（図３の実施形態では、側壁部９２の内周側の面９２１と、板部９３の先端方向Ｄｆ側の面９３１と、の接続部分９４０が、直角な隅を形成している）。受熱部９０ｂの他の部分の構成は、図３の受熱部９０の対応する部分の構成と、同じである。

図中の半径Ｒは、軸線ＣＬを含む平断面において、面９２１、９３１の接続部分９４０ｂ（すなわち、内周側の隅９４０ｂ）を形成する円弧の半径である。丸められた隅９４０ｂは、板部９３の先端方向Ｄｆ側の面９３１に沿って径方向の外側に向かって流れるガスＧＳを、滑らかに、貫通孔９７に導くことができる。このように、丸められた隅９４０ｂは、貫通孔９７から外周側へ流出するガスの流速の低下を抑制できる。

図９のグラフのデータ点Ｄｂは、図１０の受熱部９０ｂを用いたモデルのシミュレーション結果を示している。このモデルは、Ｈ１＝０．３ｍｍ、かつ、Ｃ２／Ｃ１＝０．７の第１実施形態のモデルの接続部分９４０（図６）を、丸められた接続部分９４０ｂ（図１０）に置換して得られる。この第１実施形態のモデルのデータ点Ｄａと比べると、流入距離ｄｘが小さくなっている。このように、丸められた接続部分９４０ｂは、直角な接続部分９４０と比べて、カーボン粒子の流入を抑制できた。この理由は、貫通孔９７から外周側へ流出するガスの流速の低下を抑制できるからだと推定される。

なお、丸められた接続部分９４０ｂは、パラメータＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、ＣＬ１、ＣＬ２、Ｃ１、Ｃ２（図３、図６）の値などの受熱部の各部の構成に拘わらずに、板部９３の先端方向Ｄｆ側の面９３１に沿って径方向の外側に向かって流れるガスを、滑らかに、貫通孔９７に導くことができる。従って、丸められた接続部分９４０ｂを用いることによって、受熱部の各部の構成に拘わらずに、カーボン粒子の流入を抑制できると推定される。いずれの場合も、半径Ｒが大きいほど、カーボン粒子の流入を抑制する効果が高いと推定される。例えば、丸められた接続部分の半径Ｒは、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。半径Ｒの上限としては、種々の値を採用可能である。例えば、側壁部９２（図１０）の貫通孔９７の後端方向Ｄｒ側の端９７ｅと、板部９３の先端方向Ｄｆ側の面９３１と、の間の軸線ＣＬに平行な方向の距離ｄｄ以下の値を採用してもよい。

Ｃ４．貫通孔９７の方向について：
図１１は、受熱部の別の実施形態の説明図である。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、受熱部９０ｃ、９０ｄの軸線ＣＬを含み、貫通孔９７ｃ、９７ｄを通る平断面の一部を示している。図中の角度Ａｈは、軸線ＣＬに垂直な方向に対する、内周側から外周側へ向かう方向の角度を示している。「Ａｈ＝０」は、軸線ＣＬに垂直な方向を示している。「Ａｈ＜０」は、後端方向Ｄｒに斜めに向かう方向を示している（図１１（Ａ））。「Ａｈ＞０」は、先端方向Ｄｆに斜めに向かう方向を示している（図１１（Ｂ））。

図１１（Ａ）の第３実施形態では、受熱部９０ｃの側壁部９２ｃに貫通孔９７ｃが設けられている。この貫通孔９７ｃの延びる方向の角度Ａｈは、ゼロよりも小さい。具体的には、貫通孔９７ｃの後端方向Ｄｒ側の内面９７ｃ１の延びる方向の角度Ａｈが、ゼロよりも小さい。図示を省略するが、貫通孔９７ｃの先端方向Ｄｆ側の内面９７ｃ２の延びる方向の角度Ａｈは、後端方向Ｄｒ側の内面９７ｃ１の角度Ａｈと同じである。受熱部９０ｃの他の部分の構成は、図３に示す受熱部９０の対応する部分の構成と同じである。

図１１（Ｂ）の第４実施形態では、受熱部９０ｄの側壁部９２ｄに貫通孔９７ｄが設けられている。この貫通孔９７ｄの延びる方向の角度Ａｈは、ゼロよりも大きい。具体的には、貫通孔９７ｄの後端方向Ｄｒ側の内面９７ｄ１の延びる方向の角度Ａｈが、ゼロよりも大きい。図示を省略するが、貫通孔９７ｄの先端方向Ｄｆ側の内面９７ｄ２の延びる方向の角度Ａｈも、後端方向Ｄｒ側の内面９７ｄ１の角度Ａｈと同じである。受熱部９０ｄの他の部分の構成は、図３に示す受熱部９０の対応する部分の構成と同じである。

図１２は、図１１（Ａ）の実施形態のモデルと、図１１（Ｂ）の実施形態のモデルとを用いたシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は、貫通孔９７ｃ、９７ｄの後端方向Ｄｒ側の内面９７ｃ１、９７ｄ１の角度Ａｈを示し、縦軸は、流入距離ｄｘを示している。角度Ａｈとしては、−５０、−４０、−２０、０、＋２０（度）の５個の値が、評価された。なお、５種類のモデルにおいて、貫通孔９７ｃ、９７ｄのサイズＨ１（複数の貫通孔９７ｃ、９７ｄの軸線ＣＬに平行な方向の長さ（すなわち、大きさ）の最大値）は、０．５ｍｍであり、比率Ｃ２／Ｃ１は、０．６であった。他の部分の構成（例えば、パラメータＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、ＣＬ１、ＣＬ２）は、図６で説明したモデルの対応する部分の構成と同じであった。

図１２に示すように、角度Ａｈが小さい場合よりも、角度Ａｈが大きい場合の方が、流入距離ｄｘが小さかった。この理由は、以下のように推定される。貫通孔９７ｃ、９７ｄから外周側へ流出するガスは、角度Ａｈの方向に向かって流れ易い。従って、角度Ａｈが大きい場合には、角度Ａｈが小さい場合と比べて、ガスは、側壁部９２ｃ、９２ｄの外周側において、先端方向Ｄｆ側に向かって流れ易い。例えば、ガスは、貫通孔９７ｃ、９７ｄから隙間９５１（図６）内を先端方向Ｄｆ側に向かって流れ易い。従って、角度Ａｈが大きい場合には、角度Ａｈが小さい場合と比べて、カーボン粒子が側壁部９２ｃ、９２ｄの外周側（例えば、隙間９５１（図６））を後端方向Ｄｒ側に向かって移動することを、抑制できる。この結果、カーボン粒子が、板部９３とダイアフラム４２との間の隙間９５２に流入することを抑制できる。

また、図示するように、角度Ａｈがゼロよりも小さい場合であっても、ゼロよりも小さい流入距離ｄｘを実現できた。この理由は、以下のように推定される。隙間９５１よりも後端方向Ｄｒ側の空間（隙間９５２を含む）は、燃焼室６００と比べて小さい。貫通孔９７ｃから隙間９５１を通って後端方向Ｄｒ側へ移動できるガスの量は、貫通孔９７ｃから隙間９５１へ流出したガスの量の一部のみである。従って、角度Ａｈがゼロよりも小さい場合であっても、貫通孔９７ｃから流出したガスの一部が、隙間９５１内を先端方向Ｄｆ側に向かって流れ得る。この結果、カーボン粒子が隙間９５１内を後端方向Ｄｒ側に向かって移動することが、抑制される。

ゼロ以下の流入距離ｄｘを実現した角度Ａｈは、−４０、−２０、０、＋２０（度）であった。角度Ａｈの好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）を、上記の４個の値を用いて定めてもよい。具体的には、上記の４個の値のうちの任意の値を、角度Ａｈの好ましい範囲の下限として採用してもよい。例えば、角度Ａｈは、−４０度以上であることが好ましく、−２０度以上であることが特に好ましく、ゼロ度以上であることが最も好ましい。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、上限として採用してもよい。例えば、角度Ａｈは、＋２０度以下であることが好ましい。

なお、角度Ａｈが大きいほど、側壁部９２ｃ、９２ｄの外周側において、ガスは、先端方向Ｄｆ側に流れ易い。従って、角度Ａｈは、上記の４個の値のうちの最大値である＋２０度よりも大きくてもよい。ただし、角度Ａｈが過度に大きい場合には、受熱部の製造が困難になる。従って、角度Ａｈの上限は、受熱部を容易に製造できるように決定されることが好ましく、例えば、角度Ａｈは、４５度以下であることが好ましい。

なお、角度Ａｈの好ましい範囲は、上記のモデルの構成に限らず、他の種々の構成にも適用可能と推定される。例えば、上記のパラメータＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、ＣＬ１、ＣＬ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｈ１などの構成が、上記のモデルの値と異なってもよい。この場合も、角度Ａｈが上記の好ましい範囲内にある場合には、好ましい範囲外にある場合と比べて、流入距離ｄｘを小さくできると推定される。

Ｃ５．貫通孔の周方向の分布について：
図１３は、側壁部９２の軸線ＣＬに垂直な断面の一部を示している。図中には、軸線ＣＬを中心とする中心角が９０度である角度範囲ＡＲ内に含まれる部分ＣＳ３が示されている（「部分断面ＣＳ３」とも呼ぶ）。部分断面ＣＳ３は、貫通孔９７を通る断面である。図中の部分外周長Ｃ１ａは、図３（Ａ）、図３（Ｃ）で説明した外周長Ｃ１のうち、角度範囲ＡＲ（すなわち、部分断面ＣＳ）に含まれる部分の長さである。図１３の実施形態では、側壁部９２の形状は、略円筒状である。従って、部分外周長Ｃ１ａは、外周長Ｃ１の４分の１である。部分壁長Ｃ２ａは、図３（Ａ）、図３（Ｄ）で説明した壁長Ｃ２のうち、角度範囲ＡＲ（すなわち、部分断面ＣＳ）に含まれる部分の長さである。

軸線ＣＬを囲む環状の隙間９５１（図６）の全周に亘って、カーボン粒子の流入を抑制するためには、複数の貫通孔９７が、周方向に沿っておおよそ均等に分布することが好ましい。例えば、軸線ＣＬを中心とする中心角が９０度である任意の方向の角度範囲ＡＲ内において、比率Ｃ２ａ／Ｃ１ａが、予め決められた上限以下であることが好ましい。この構成によれば、軸線ＣＬから見て一部の方向において比率Ｃ２ａ／Ｃ１ａが過度に大きくなることが抑制される。すなわち、貫通孔９７から外周側に向かうガスの流れが側壁部９２の全周のうちの一部の範囲に偏ることが抑制される。従って、環状の隙間９５１内に、カーボン粒子が後端方向Ｄｒ側に向かって移動し易い部分が形成されることを、抑制できる。この結果、カーボン粒子が側壁部９２の外周側を流れて受熱部９０とダイアフラム４２との間の隙間９５２に流入することを、抑制できる。上述したシミュレーションの各モデルでは、複数の貫通孔は、周方向に沿って均等に分布していた。従って、任意の方向の角度範囲ＡＲ内において、比率Ｃ２ａ／Ｃ１ａは、比率Ｃ２／Ｃ１とおおよそ同じであった。

図９のシミュレーション結果を考慮すると、比率Ｃ２ａ／Ｃ１ａは、０．７以下であることが好ましく、０．６以下であることが特に好ましく、０．５以下であることが最も好ましい。なお、比率Ｃ２ａ／Ｃ１ａの下限としては、ゼロよりも大きな種々の値を採用可能である。ここで、側壁部９２の実用的な強度を実現できるような値を採用することが好ましい。

比率Ｃ２ａ／Ｃ１ａの好ましい範囲は、図３の実施形態に限らず、他の種々の構成にも適用可能である（例えば、図１０、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）の実施形態）。いずれの場合も、軸線ＣＬを中心とする中心角が９０度である任意の方向の角度範囲ＡＲ内において、比率Ｃ２ａ／Ｃ１ａが上記の好ましい範囲内であれば、好ましい範囲外にある場合と比べて、流入距離ｄｘを小さくできると推定される。

Ｄ．変形例：
（１）受熱部の構成としては、上記の各実施形態の構成に変えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）の実施形態において、貫通孔９７ｃ、９７ｄの先端側の内面９７ｃ２、９７ｄ２の角度Ａｈが、後端側の内面９７ｃ１、９７ｄ１の角度Ａｈと異なっていてもよい。後端側の内面９７ｃ１、９７ｄ１の角度Ａｈが、上記の好ましい範囲内であり、先端側の内面９７ｃ２、９７ｄ２の角度Ａｈが、上記の好ましい範囲外であってもよい。いずれの場合も、板部９３の先端側の面９３１に沿って側壁部９２ｃ、９２ｄに向かって流れるガスＧＳは、先ずは、先端側の内面９７ｃ２、９７ｄ２ではなく、後端側の内面９７ｃ１、９７ｄ１に到達する。故に、貫通孔９７ｃ、９７ｄから外周側に流れるガスは、後端側の内面９７ｃ１、９７ｄ１の延びる方向（すなわち、後端側の内面９７ｃ１、９７ｄ１の角度Ａｈの方向）に向かって流れ易い。従って、後端側の内面９７ｃ１、９７ｄ１の角度Ａｈが上記の好ましい範囲内であれば、カーボン粒子が側壁部９２ｃ、９２ｄの外周側（例えば、隙間９５１（図６））を後端方向Ｄｒ側に向かって移動することを、抑制できる。ただし、後端側の内面９７ｃ１、９７ｄ１の角度Ａｈが上記の好ましい範囲外であってもよい。

（２）側壁部の貫通孔の断面形状（貫通孔の延びる方向に垂直な断面形状）としては、矩形状に代えて、他の任意の形状を採用可能である。例えば、円形状を採用してもよい。いずれの場合も、貫通孔の後端側の内面の角度Ａｈを特定する場合には、軸線ＣＬを含む平断面のうち、後端側の内面と先端側の内面との間の軸線ＣＬに平行な方向の距離が最も大きくなる平断面における貫通孔の後端側の内面を採用すればよい。

また、複数の貫通孔の間で、形状が異なっていてもよい。また、複数の貫通孔の間で、周方向の長さが異なっていてもよい。また、複数の貫通孔の間で、軸線方向のサイズが異なっていてもよい。いずれの場合も、複数の貫通孔の軸線ＣＬに平行な方向の長さの最大値、すなわち、複数の貫通孔のそれぞれの軸線方向のサイズのうちの最も大きなサイズが、上記のサイズＨ１の好ましい範囲内にあることが好ましい。この構成によれば、ガスが側壁部の貫通孔から外周側に向かって容易に流れるので、カーボン粒子が側壁部の外周側を流れて受熱部とダイアフラムとの間に流入することを、抑制できる。

（３）図３（Ｄ）で説明した壁長Ｃ２が第２断面ＣＳ２の軸線ＣＬに平行な方向の位置に応じて変化する場合、最小値を壁長Ｃ２として採用すればよい。また、図１３で説明した部分壁長Ｃ２ａが部分断面ＣＳ３の軸線ＣＬに平行な方向の位置に応じて変化する場合、最小値を部分壁長Ｃ２ａとして採用すればよい。

（４）図１０で説明した丸められた接続部分９４０ｂは、図３の実施形態の構成に代えて、他の種々の構成に適用可能である。例えば、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）の実施形態に、丸められた接続部分９４０ｂを適用してもよい。

（５）図１３で説明した比率Ｃ２ａ／Ｃ１ａの好ましい範囲は、図３の実施形態の構成に代えて、他の種々の構成に適用可能である。例えば、図１０、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）の実施形態に、比率Ｃ２ａ／Ｃ１ａの好ましい範囲を適用してもよい。ただし、一部の方向の角度範囲ＡＲ内において、比率Ｃ２ａ／Ｃ１ａが、上記の上限を超えていても良い。

（６）図２に示すように、上記各実施形態では、受熱部（例えば、受熱部９０、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）は、圧力センサがシリンダヘッド５００の取り付け孔５１０に取り付けられた場合に、取り付け孔５１０（具体的には、先端部５３０）内に配置される。ただし、受熱部の少なくとも一部が、取り付け孔５１０の外（具体的には、取り付け孔の燃焼室側の開口５１０ｏよりも燃焼室側）に配置されてもよい。この場合も、受熱部の側壁部の貫通孔から外周側に流れるガスによって、カーボン粒子が受熱部とダイアフラムとの間に流入することを抑制できる。なお、カーボン粒子の流入を抑制するためには、受熱部の側壁部の少なくとも一部（特に後端方向Ｄｒ側の部分）が、取り付け孔５１０の内に配置されることが好ましい。この構成によれば、カーボン粒子が、側壁部と取り付け孔５１０との間の隙間（例えば、図２の隙間９５１）を流れることを、貫通孔から流出するガスによって抑制できる。

（７）受熱部とダイアフラムとを接続するための構成としては、種々の構成を採用可能である。例えば、図２の脚部９８が省略されて、板部９３が直接的にダイアフラム４２に接続されてもよい。また、受熱部が、他の部材を介して、ダイアフラム４２に接続されてもよい。

（８）ダイアフラム４２と圧電素子５１とを接続する接続部の構成としては、図２の接続部１００の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、先端側の押さえ板５４が省略され、ロッド４４が、素子部５０の要素のうちの先端側の電極５２のみに接触していてもよい。また、先端側の押さえ板５４と電極５２が省略されて、ロッド４４に直接的に圧電素子５１が接続されてもよい。この場合、ロッド４４が、電極として機能する。

（９）素子部５０の構成としては、図２、図４の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、先端側の押さえ板５４と後端側の押さえ板５４との少なくとも一方が省略されてもよい。また、端子部５６が、電極５２に直接的に接続されていてもよい。また、電極５２と圧電素子５１とは、軸線ＣＬ上に配置された円盤状の板状部材ではなく、軸線ＣＬを囲む円環状の板状部材であってもよく、特定の周方向の軸線ＣＬから離れた位置に配置された部材であってもよい。一般的には、素子部５０は、圧電素子を含み、圧電素子からの信号を圧力センサの外部に出力できるように構成されていることが好ましい。また、ダイアフラムが受けた圧力によって変化する電気的特性を有する装置としては、圧電素子に代えて、ダイアフラムと接続部とを通じて受ける荷重に応じて変化する電気的特性（例えば、電圧、抵抗値など）を有する種々の装置を採用可能である。例えば、ひずみゲージを採用してもよい。

（１０）圧電素子５１を収容する筐体の構成としては、図２で説明した第２金具３０の構成に代えて、筒状の種々の構成を採用可能である。例えば、大内径部３５と小内径部３６とが、互いに分離した別の部材であってもよい。この場合、例えば、大内径部３５の内周面に雌ねじを形成し、小内径部３６の外周面に雄ねじを形成し、小内径部３６を大内径部３５の後端側から大内径部３５内にねじ込んでもよい。この場合、小内径部３６をねじ込む場合の小内径部３６の回転数を調整することによって、予荷重を調整できる。いずれの場合も、ダイアフラムは、筐体の先端側に、溶接で接続されてよい。

（１１）素子部５０からの信号を圧力センサの外部に導くための構成としては、ケーブル６０を用いる構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、圧力センサ１０の後端側に端子金具が配置され、端子金具と素子部５０の端子部５６とが中軸によって接続されてもよい。この場合、端子金具と第１金具２０とを通じて、素子部５０からの信号を取得可能である。

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

１０、１０ｘ、１０ｚ...圧力センサ、２０...第１金具、２１...軸孔、２２...ねじ部、２４...工具係合部、２６...溶融部、３０...第２金具、３１...軸孔、３４...拡径部、３５...大内径部、３６...小内径部、３９...段部、４０...受圧部、４１...固定部、４２...ダイアフラム、４２ｆ...受圧面、４２ｏ...縁、４４...ロッド、４５、４６...溶融部、４９...後端部、５０...素子部、５１...圧電素子、５２...電極、５３...リード部、５４...押さえ板、５４ｈ...貫通孔、５５...絶縁板、５５ｈ...貫通孔、５６...端子部、５７...円盤部、６０...ケーブル、６１...ジャケット、６２...外部導体、６３...導電コーティング、６４...絶縁体、６５...内部導体、７２...熱収縮チューブ、７４...細径導線、７５...平板導線、７６...接地導線、９０、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｚ...受熱部、９１...主部、９２、９２ｃ、９２ｄ...側壁部、９３...板部、９３ｏ...縁、９６...筒部、９７、９７ｃ、９７ｄ、９７ｅ...端、９７ｃ１、９７ｃ２...内面、９８...脚部、９９...溶融部、１００...接続部、５００...シリンダヘッド、５１０...取り付け孔、５１０ｏ...開口、５２０...シール面、５３０...先端部、６００...燃焼室、９２１...面、９２２...外周面、９３１、９３２、９３２ｚ...面、９４０、９４０ｂ...接続部分（隅）、９５１、９５２...隙間、９７ｄ１、９７ｄ２...内面、Ｘ...領域、ＣＬ...軸線（中心軸）、ＣＰ...通過位置、ＳＰ...開始位置、ＡＲ...角度範囲、Ｐｃ...圧力、Ｄｆ...先端方向、Ｄｒ...後端方向、Ａｈ...角度、ｄｘ...流入距離、ＣＰｍ...最奥位置

Claims

筒状の筐体と、前記筐体の先端側に接合され前記筐体の軸線に交差する方向に拡がり受圧した圧力に応じて撓むダイアフラムと、前記筐体内に配置され前記圧力によって変化する電気的特性を有するセンサ部と、を備える圧力センサであって、
前記ダイアフラムの先端側に配置され前記ダイアフラムに直接的または間接的に接続された、熱を受ける受熱部を備え、
前記受熱部は、
前記軸線に交差する方向に拡がる板部と、
前記板部の縁から前記先端側に突出する側壁部と、
を備え、
前記側壁部は、前記板部の縁の全周に亘って形成されており、
前記側壁部には、前記板部の縁に沿って並ぶ複数の貫通孔が形成されており、
前記複数の貫通孔の前記軸線に平行な方向の長さの最大値は、０．３ｍｍ以上であり、
前記軸線に垂直、かつ、前記複数の貫通孔を通らない前記側壁部の断面において、前記側壁部の外周長を、外周長Ｃ１とし、
前記軸線に垂直、かつ、前記複数の貫通孔を通る前記側壁部の断面において、前記側壁部の外周面に対応する部分の長さの合計を、壁長Ｃ２とする場合に、
（Ｃ２／Ｃ１）≦０．６、を満たす、
圧力センサ。
請求項１に記載の圧力センサであって、
前記側壁部の内周面と、前記板部の前記先端側の面と、の接続部分は、丸められている、
圧力センサ。
請求項１または２に記載の圧力センサであって、
前記軸線を中心とする中心角が９０度である任意の方向の角度範囲内において、
前記外周長Ｃ１のうち前記角度範囲内に含まれる部分の長さを、部分外周長Ｃ１ａとし、
前記壁長Ｃ２のうち前記角度範囲内に含まれる部分の長さを、部分壁長Ｃ２ａとする場合に、
（Ｃ２ａ／Ｃ１ａ）≦０．６、を満たす、
圧力センサ。
請求項１から３のいずれか１項に記載の圧力センサであって、
前記軸線を含む前記側壁部の平断面において、内周側から外周側に向かう方向のうち、前記軸線に垂直な方向の角度をゼロ度とし、前記先端側に傾斜する方向の角度を正の角度とし、後端側に傾斜する方向の角度を負の角度とする場合に、前記貫通孔の前記後端側の内面の角度は、−４０度以上２０度以下である、
圧力センサ。