JP6909705B2 - 圧力検出装置、圧電素子 - Google Patents
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Description
本発明は、圧力検出装置、圧電素子に関する。
特許文献１には、円筒状のフロント外側筐体と、円筒状であってフロント外側筐体の内側に配置されるフロント内側筐体と、フロント外側筐体の背面とフロント内側筐体の背面とに跨って配置されるリア筐体と、フロント外側筐体の前面とフロント内側筐体の前面とに跨って配置され、外部から圧力を受ける受圧リングと、これらフロント外側筐体、フロント内側筐体、リア筐体および受圧リングによって囲まれた内部空間に配置され、受圧リング等を介して受けた圧力に応じた電荷を出力する複数の圧電素子からなる圧電素子群とを備えた圧力検出装置が記載されている。特許文献１において、フロント外側筐体、フロント内側筐体、リア筐体および受圧リングは、導電性を有する金属材料で構成され、溶接により一体化している。また、受圧リングと圧電素子群との間には、絶縁性を有するアルミナセラミックス等で構成され、受圧リングから圧電素子群に圧力を伝達する圧力伝達リングが設けられる。さらに、圧力伝達リングの圧電素子群側には金属製のフロント側電極が、リア筐体の圧電素子群側には金属製のリア側電極が、それぞれ設けられる。そして、圧電素子群は、リア側電極およびリア筐体（フロント外側筐体、フロント内側筐体および受圧リング）を介して接地されており、圧電素子群から出力される電荷は、フロント側電極を介して出力される。なお、特許文献１記載の圧力検出装置は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射装置や、内燃機関の燃焼室内の混合気を燃焼（爆発）させるための点火を行う点火プラグ等に装着され、使用される。
圧電素子を用いた圧力検出装置において、圧電素子の接地側を、例えば圧電素子を内部に収容する筐体に接続する構成を採用した場合、筐体に対し、圧力検出装置の外部から電磁ノイズ等が伝達されることがある。すると、筐体を介して圧力検出装置に伝達された電磁ノイズが、接地のための経路を介して圧電素子に侵入することがあり、結果として、圧電素子から出力される電荷にノイズが重畳されてしまうおそれがあった。
本発明は、圧電素子の接地側からのノイズの侵入を抑制することを目的とする。
本発明は、圧電素子の接地側からのノイズの侵入を抑制することを目的とする。
本発明の圧力検出装置は、第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、当該第１面と当該第２面とにかかる圧力に応じた電荷を出力する圧電部材と、導電性を有し且つ前記圧電部材の前記第１面に接触する第１導電部材と、導電性を有し且つ前記圧電部材の前記第２面に対向する第２導電部材と、誘電性および前記圧電部材よりも低い電気機械結合係数を有し且つ当該圧電部材の前記第２面と前記第２導電部材とに接触する誘電部材とを含み、前記圧電部材を介した前記第１導電部材と前記誘電部材との間の静電容量をＣ１、前記圧電部材および前記誘電部材を介した前記第１導電部材と前記第２導電部材との間の合成静電容量をＣ１２とした場合に、Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される割合が２０％〜５０％である。
このような圧力検出装置において、Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される静電容量の割合が３０％〜５０％であることを特徴とすることができる。
また、前記誘電部材は、非晶質で構成されることを特徴とすることができる。
また、前記誘電部材の比誘電率が、前記圧電部材の比誘電率よりも小さいことを特徴とすることができる。
また、前記誘電部材のうち、前記圧電部材または前記第２導電部材と接触する部位には、凹凸が設けられていることを特徴とすることができる。
また、他の観点から捉えると、本発明の圧力検出装置は、第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、当該第１面と当該第２面とにかかる圧力に応じた電荷を出力する圧電部材と、前記圧電部材の前記第１面に接続され、前記電荷を伝送する伝送部材と、前記圧電部材の前記第２面に接続され、当該圧電部材を接地する接地部材と、誘電性を有し且つ前記接地部材による接地経路内に設けられ、前記圧電部材に直列接続される誘電部材とを含み、前記圧電部材を介した前記伝送部材と前記誘電部材との間の静電容量をＣ１、前記圧電部材および前記誘電部材を介した前記伝送部材と前記接地部材との間の合成静電容量をＣ１２とした場合に、Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される割合が２０％〜５０％である。
また、他の観点から捉えると、本発明の圧電素子は、第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、当該第１面と当該第２面とにかかる圧力に応じた電荷を出力する圧電部材と、当該圧電部材の前記第２面に接触する第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、誘電性および前記圧電部材よりも低い電気機械結合係数を有し且つ当該圧電部材の前記第２面に接合される誘電部材とを含み、前記圧電部材の前記第１面に第１導電部材を接触させたときの前記圧電部材を介した前記第１導電部材と前記誘電部材との間の静電容量をＣ１、前記誘電部材の前記第２面に第２導電部材を接触させたときの前記圧電部材および前記誘電部材を介した前記第１導電部材と前記第２導電部材との間の合成静電容量をＣ１２とした場合に、Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される割合が２０％〜５０％である。
このような圧力検出装置において、Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される静電容量の割合が３０％〜５０％であることを特徴とすることができる。
また、前記誘電部材は、非晶質で構成されることを特徴とすることができる。
また、前記誘電部材の比誘電率が、前記圧電部材の比誘電率よりも小さいことを特徴とすることができる。
また、前記誘電部材のうち、前記圧電部材または前記第２導電部材と接触する部位には、凹凸が設けられていることを特徴とすることができる。
また、他の観点から捉えると、本発明の圧力検出装置は、第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、当該第１面と当該第２面とにかかる圧力に応じた電荷を出力する圧電部材と、前記圧電部材の前記第１面に接続され、前記電荷を伝送する伝送部材と、前記圧電部材の前記第２面に接続され、当該圧電部材を接地する接地部材と、誘電性を有し且つ前記接地部材による接地経路内に設けられ、前記圧電部材に直列接続される誘電部材とを含み、前記圧電部材を介した前記伝送部材と前記誘電部材との間の静電容量をＣ１、前記圧電部材および前記誘電部材を介した前記伝送部材と前記接地部材との間の合成静電容量をＣ１２とした場合に、Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される割合が２０％〜５０％である。
また、他の観点から捉えると、本発明の圧電素子は、第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、当該第１面と当該第２面とにかかる圧力に応じた電荷を出力する圧電部材と、当該圧電部材の前記第２面に接触する第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、誘電性および前記圧電部材よりも低い電気機械結合係数を有し且つ当該圧電部材の前記第２面に接合される誘電部材とを含み、前記圧電部材の前記第１面に第１導電部材を接触させたときの前記圧電部材を介した前記第１導電部材と前記誘電部材との間の静電容量をＣ１、前記誘電部材の前記第２面に第２導電部材を接触させたときの前記圧電部材および前記誘電部材を介した前記第１導電部材と前記第２導電部材との間の合成静電容量をＣ１２とした場合に、Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される割合が２０％〜５０％である。
本発明によれば、圧電素子の接地側からのノイズの侵入を抑制することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
［内燃機関の構成］
図１は、実施の形態１に係る内燃機関１の概略構成図である。
この内燃機関１は、シリンダ２ａを有するシリンダブロック２と、シリンダ２ａ内を往復動するピストン３と、シリンダブロック２に締結されてシリンダ２ａおよびピストン３などとともに燃焼室Ｃを構成するシリンダヘッド４とを備えている。また、内燃機関１は、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内の混合気を燃焼（爆発）させるための点火を行う点火プラグ５と、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内に燃料を噴射し且つ燃焼室Ｃ内の圧力を検出するインジェクタユニット６とをさらに備えている。なお、シリンダヘッド４には、燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔が２つ設けられており、一方の連通孔には点火プラグ５が、他方の連通孔にはインジェクタユニット６が、それぞれ貫通した状態で取り付けられている。
＜実施の形態１＞
［内燃機関の構成］
図１は、実施の形態１に係る内燃機関１の概略構成図である。
この内燃機関１は、シリンダ２ａを有するシリンダブロック２と、シリンダ２ａ内を往復動するピストン３と、シリンダブロック２に締結されてシリンダ２ａおよびピストン３などとともに燃焼室Ｃを構成するシリンダヘッド４とを備えている。また、内燃機関１は、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内の混合気を燃焼（爆発）させるための点火を行う点火プラグ５と、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内に燃料を噴射し且つ燃焼室Ｃ内の圧力を検出するインジェクタユニット６とをさらに備えている。なお、シリンダヘッド４には、燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔が２つ設けられており、一方の連通孔には点火プラグ５が、他方の連通孔にはインジェクタユニット６が、それぞれ貫通した状態で取り付けられている。
［インジェクタユニットの構成］
インジェクタユニット６は、燃焼室Ｃ内に燃料を噴射する燃料噴射装置７と、燃料噴射装置７に取り付けられるとともに、燃焼室Ｃ内の圧力を検出する圧力検出装置８とを有している。ここで、燃料噴射装置７は、燃焼室Ｃの外部に配置される本体部７ａと、本体部７ａから燃焼室Ｃ側に向かって延びる円柱状の先端部７ｂとを備えている。一方、圧力検出装置８は、燃料噴射装置７の先端部７ｂにおける先端側に取り付けられている。圧力検出装置８のうち、燃料噴射装置７の先端部７ｂにおける先端側に取り付けられる部位は、後述するように貫通孔を有する円筒状の形状を備えている。このため、燃料噴射装置７の先端部７ｂにおける先端すなわち燃料を噴射するためのノズルの形成部位は、貫通孔を介して燃焼室Ｃ内に露出している。なお、この燃料噴射装置７における先端部７ｂの外周面には、長手方向に沿う溝７ｃが形成されている。
インジェクタユニット６は、燃焼室Ｃ内に燃料を噴射する燃料噴射装置７と、燃料噴射装置７に取り付けられるとともに、燃焼室Ｃ内の圧力を検出する圧力検出装置８とを有している。ここで、燃料噴射装置７は、燃焼室Ｃの外部に配置される本体部７ａと、本体部７ａから燃焼室Ｃ側に向かって延びる円柱状の先端部７ｂとを備えている。一方、圧力検出装置８は、燃料噴射装置７の先端部７ｂにおける先端側に取り付けられている。圧力検出装置８のうち、燃料噴射装置７の先端部７ｂにおける先端側に取り付けられる部位は、後述するように貫通孔を有する円筒状の形状を備えている。このため、燃料噴射装置７の先端部７ｂにおける先端すなわち燃料を噴射するためのノズルの形成部位は、貫通孔を介して燃焼室Ｃ内に露出している。なお、この燃料噴射装置７における先端部７ｂの外周面には、長手方向に沿う溝７ｃが形成されている。
［燃料噴射装置の構成］
本実施の形態の燃料噴射装置７は、内蔵したソレノイド（図示せず）の開閉動作を利用して燃料を噴射するソレノイド式インジェクタで構成されている。ただし、これに限られるものではなく、内蔵したピエゾ素子を用いて燃料を噴射するピエゾ式インジェクタであってよいし、さらに他の方式を採用したものであってもかまわない。
本実施の形態の燃料噴射装置７は、内蔵したソレノイド（図示せず）の開閉動作を利用して燃料を噴射するソレノイド式インジェクタで構成されている。ただし、これに限られるものではなく、内蔵したピエゾ素子を用いて燃料を噴射するピエゾ式インジェクタであってよいし、さらに他の方式を採用したものであってもかまわない。
［圧力検出装置の構成］
次に、インジェクタユニット６における圧力検出装置８の構成について説明を行う。
図２は、実施の形態１の圧力検出装置８の斜視図である。また、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。さらに、図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。さらにまた、図５は、図３におけるＶ部の拡大図である。そして、図６は、図３におけるＶＩ部の拡大図である。なお、以下の説明においては、燃料噴射装置７とともにインジェクタユニット６を構成した際に、圧力検出装置８のうち、燃焼室Ｃを向く側（図２における奥側、図３における下側）を『前面側』と称し、燃焼室Ｃとは反対を向く側（図２における手前側、図３における上側）を『背面側』と称する。
次に、インジェクタユニット６における圧力検出装置８の構成について説明を行う。
図２は、実施の形態１の圧力検出装置８の斜視図である。また、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。さらに、図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。さらにまた、図５は、図３におけるＶ部の拡大図である。そして、図６は、図３におけるＶＩ部の拡大図である。なお、以下の説明においては、燃料噴射装置７とともにインジェクタユニット６を構成した際に、圧力検出装置８のうち、燃焼室Ｃを向く側（図２における奥側、図３における下側）を『前面側』と称し、燃焼室Ｃとは反対を向く側（図２における手前側、図３における上側）を『背面側』と称する。
本実施の形態の圧力検出装置８は、圧力を検出する機能を備えたセンサユニット１０と、センサユニット１０で検出された圧力を電気信号（この例では電荷による電荷信号）として外部に伝送する伝送ユニット２０とを備える。
これらのうち、センサユニット１０は、上述したように全体として円筒形状を呈しており、前面側から背面側に貫通し、図１に示す燃料噴射装置７における先端部７ｂの先端側を収容する開口部１０ａ（貫通孔）が設けられている。なお、以下の説明においては、円柱形状を有する開口部１０ａの中心線方向（図３に一点鎖線で示す）を、単に中心線方向と称する。
これに対し、伝送ユニット２０は、中心線方向に沿って延びるとともに、前面側となる一端側がセンサユニット１０内に収容され、背面側となる他端側がセンサユニット１０における背面側の端面から後方に向かって突出して配置される伝送電線２１と、この伝送電線２１をセンサユニット１０に取り付けるための取り付け機構（詳細は後述する）とを有している。
これらのうち、センサユニット１０は、上述したように全体として円筒形状を呈しており、前面側から背面側に貫通し、図１に示す燃料噴射装置７における先端部７ｂの先端側を収容する開口部１０ａ（貫通孔）が設けられている。なお、以下の説明においては、円柱形状を有する開口部１０ａの中心線方向（図３に一点鎖線で示す）を、単に中心線方向と称する。
これに対し、伝送ユニット２０は、中心線方向に沿って延びるとともに、前面側となる一端側がセンサユニット１０内に収容され、背面側となる他端側がセンサユニット１０における背面側の端面から後方に向かって突出して配置される伝送電線２１と、この伝送電線２１をセンサユニット１０に取り付けるための取り付け機構（詳細は後述する）とを有している。
［センサユニットの構成］
最初に、センサユニット１０の構成について説明する。
センサユニット１０は、円筒状の形状を有するフロント外側筐体１１と、円筒状の形状を有し且つフロント外側筐体１１の内側にフロント外側筐体１１と同心状に配置されるフロント内側筐体１２とを有している。また、センサユニット１０は、円筒状の形状を有し、フロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の背面側に取り付けられるリア筐体１３と、環状の形状を有するとともにフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の前面側に取り付けられ、外部からの圧力を受ける受圧リング１４とを備えている。このセンサユニット１０には、これらフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３および受圧リング１４によって囲まれる部位に、円筒状の内部空間１０ｂが形成されている。そして、このセンサユニット１０は、この内部空間１０ｂにおいて、環状の形状を有するとともに受圧リング１４の背面側に配置され、受圧リング１４からの圧力をさらに背面側に伝達する圧力伝達リング１５を備えている。また、センサユニット１０は、内部空間１０ｂにおいて、圧力伝達リング１５の背面側とリア筐体１３における前面側の端面との間に配置され、圧力伝達リング１５から受けた圧力を、電気信号（この例では電荷信号）に変換する圧電素子群１６を備えている。ここで、この例における圧電素子群１６は、圧力伝達リング１５の背面側において周方向に１２０°間隔で設けられた、第１圧電素子１６１と、第２圧電素子１６２と、第３圧電素子１６３とを含んでいる。また、センサユニット１０は、全体が円筒状を呈し且つ断面がＬ字状となる形状を有し、フロント内側筐体１２の前面側の内周面に取り付けられる内部リング１７を備えている。ここで、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３、受圧リング１４および内部リング１７は、溶接によって一体化している。なお、以下の説明では、必要に応じて、溶接により一体化されたフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３、受圧リング１４および内部リング１７を、まとめて「筐体」と称することがある。
最初に、センサユニット１０の構成について説明する。
センサユニット１０は、円筒状の形状を有するフロント外側筐体１１と、円筒状の形状を有し且つフロント外側筐体１１の内側にフロント外側筐体１１と同心状に配置されるフロント内側筐体１２とを有している。また、センサユニット１０は、円筒状の形状を有し、フロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の背面側に取り付けられるリア筐体１３と、環状の形状を有するとともにフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の前面側に取り付けられ、外部からの圧力を受ける受圧リング１４とを備えている。このセンサユニット１０には、これらフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３および受圧リング１４によって囲まれる部位に、円筒状の内部空間１０ｂが形成されている。そして、このセンサユニット１０は、この内部空間１０ｂにおいて、環状の形状を有するとともに受圧リング１４の背面側に配置され、受圧リング１４からの圧力をさらに背面側に伝達する圧力伝達リング１５を備えている。また、センサユニット１０は、内部空間１０ｂにおいて、圧力伝達リング１５の背面側とリア筐体１３における前面側の端面との間に配置され、圧力伝達リング１５から受けた圧力を、電気信号（この例では電荷信号）に変換する圧電素子群１６を備えている。ここで、この例における圧電素子群１６は、圧力伝達リング１５の背面側において周方向に１２０°間隔で設けられた、第１圧電素子１６１と、第２圧電素子１６２と、第３圧電素子１６３とを含んでいる。また、センサユニット１０は、全体が円筒状を呈し且つ断面がＬ字状となる形状を有し、フロント内側筐体１２の前面側の内周面に取り付けられる内部リング１７を備えている。ここで、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３、受圧リング１４および内部リング１７は、溶接によって一体化している。なお、以下の説明では、必要に応じて、溶接により一体化されたフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３、受圧リング１４および内部リング１７を、まとめて「筐体」と称することがある。
以下、センサユニット１０の構成部材について詳述する。
（フロント外側筐体）
フロント外側筐体１１は、上述したように円筒状の形状を有しており、その前面側の端部内側には、受圧リング１４における受圧部１４ａ（詳細は後述する）の外側端部をはめ込むための切り欠きが形成されている。
（フロント外側筐体）
フロント外側筐体１１は、上述したように円筒状の形状を有しており、その前面側の端部内側には、受圧リング１４における受圧部１４ａ（詳細は後述する）の外側端部をはめ込むための切り欠きが形成されている。
（フロント内側筐体）
フロント内側筐体１２は、上述したように円筒状の形状を有しており、その外径は、上述したフロント外側筐体１１の内径よりも小さい。また、フロント内側筐体１２の前面側における端部外側には、受圧リング１４に受圧部１４ａ（詳細は後述する）の内側端部をはめ込むための切り欠きが形成され、フロント内側筐体１２の背面側における端部外側には、リア筐体１３における前面側の端部内側をはめ込むための切り欠きが形成されている。
フロント内側筐体１２は、上述したように円筒状の形状を有しており、その外径は、上述したフロント外側筐体１１の内径よりも小さい。また、フロント内側筐体１２の前面側における端部外側には、受圧リング１４に受圧部１４ａ（詳細は後述する）の内側端部をはめ込むための切り欠きが形成され、フロント内側筐体１２の背面側における端部外側には、リア筐体１３における前面側の端部内側をはめ込むための切り欠きが形成されている。
（リア筐体）
リア筐体１３は、上述したように全体として円筒状の形状を有するリア筐体本体１３ａと、リア筐体本体１３ａにおいて前面側となる端面に設けられ、圧電素子群１６の接地電極として機能する誘電体層１３ｂとを備えている。ここで、第２導電部材あるいは接地部材の一例としてのリア筐体本体１３ａは、前面側においてフロント外側筐体１１の内径とほぼ同じ外径に設定された前段部１３１と、前段部１３１の背面側においてフロント外側筐体１１の外径とほぼ同じ外径に設定された中段部１３２と、中段部１３２の背面側においてフロント外側筐体１１の内径とほぼ同じ外径に設定された後段部１３３とを有している。そして、上述した誘電体層１３ｂは、リア筐体本体１３ａの前段部１３１における前面側の端面に、ほぼ一周にわたって形成されている。また、リア筐体本体１３ａの前段部１３１の前面側における端部外側には、中段部１３２によって、フロント外側筐体１１における背面側の端部外側をはめ込むための凹部が形成されている。これに対し、リア筐体本体１３ａの前段部１３１の前面側における端部内側には、フロント内側筐体１２における背面側の端部外側に設けられた切り欠きにはめ込むための突出部が形成されている。
リア筐体１３は、上述したように全体として円筒状の形状を有するリア筐体本体１３ａと、リア筐体本体１３ａにおいて前面側となる端面に設けられ、圧電素子群１６の接地電極として機能する誘電体層１３ｂとを備えている。ここで、第２導電部材あるいは接地部材の一例としてのリア筐体本体１３ａは、前面側においてフロント外側筐体１１の内径とほぼ同じ外径に設定された前段部１３１と、前段部１３１の背面側においてフロント外側筐体１１の外径とほぼ同じ外径に設定された中段部１３２と、中段部１３２の背面側においてフロント外側筐体１１の内径とほぼ同じ外径に設定された後段部１３３とを有している。そして、上述した誘電体層１３ｂは、リア筐体本体１３ａの前段部１３１における前面側の端面に、ほぼ一周にわたって形成されている。また、リア筐体本体１３ａの前段部１３１の前面側における端部外側には、中段部１３２によって、フロント外側筐体１１における背面側の端部外側をはめ込むための凹部が形成されている。これに対し、リア筐体本体１３ａの前段部１３１の前面側における端部内側には、フロント内側筐体１２における背面側の端部外側に設けられた切り欠きにはめ込むための突出部が形成されている。
さらに、リア筐体本体１３ａの前段部１３１および中段部１３２には、中心線方向に沿ってリア筐体本体１３ａを貫通するフロント側貫通孔１３ｃが１つ形成されており、リア筐体本体１３ａの後段部１３３には、中心線方向に沿ってリア筐体本体１３ａを貫通するリア側貫通孔１３ｄが１つ形成されている。ここで、フロント側貫通孔１３ｃおよびリア側貫通孔１３ｄは、中心線方向からみたときに両者が重なる位置に設けられており、しかも、フロント側貫通孔１３ｃは、上述した圧力伝達リング１５および圧電素子群１６を収容するための内部空間１０ｂと繋がっている。そして、リア筐体本体１３ａにおける後段部１３３の外周面において、フロント側貫通孔１３ｃの形成部位とリア側貫通孔１３ｄの形成部位との間には、直方体状の凹部１３ｅが設けられている。なお、上述した誘電体層１３ｂは、フロント側貫通孔１３ｃの形成部位には設けられていない。
リア筐体１３に設けられる、誘電部材の一例としての誘電体層１３ｂは、固体薄膜であって、誘電性を示し且つ絶縁性の高い誘電体薄膜を、リア筐体本体１３ａに対し積層して構成されている。ここで、誘電体層１３ｂは、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。なお、誘電体層１３ｂを構成する無機材料としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア等を例示することができる。また、誘電体層１３ｂを構成する有機材料としては、ポリアミド等を例示することができる。ただし、誘電体層１３ｂに対し、燃焼室Ｃからの熱が伝達されることを考慮すると、誘電体層１３ｂを、高温環境においても安定な無機材料（無機絶縁材料）で構成することが望ましい。さらに、誘電体層１３ｂの厚さは、適宜設計変更して差し支えないが、０．７μｍ以上２．０μｍ以下となる範囲より選択することが望ましい。
（受圧リング）
受圧リング１４は、同心状に配置したフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２が前面側において形成する環状の隙間を、塞ぐように設けられる。この受圧リング１４は、円環状を呈し且つ外部すなわち燃焼室Ｃ（図１参照）側に露出することで外部からの圧力を受ける受圧部１４ａと、受圧部１４ａの背面側において受圧部１４ａが受けた圧力を圧力伝達リング１５に伝達する伝達部１４ｂとを有している。そして、受圧リング１４に設けられた伝達部１４ｂは、フロント外側筐体１１の内周面およびフロント内側筐体１２の外周面の両者に接触しないように、これら両者に対する位置決めがなされている。
受圧リング１４は、同心状に配置したフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２が前面側において形成する環状の隙間を、塞ぐように設けられる。この受圧リング１４は、円環状を呈し且つ外部すなわち燃焼室Ｃ（図１参照）側に露出することで外部からの圧力を受ける受圧部１４ａと、受圧部１４ａの背面側において受圧部１４ａが受けた圧力を圧力伝達リング１５に伝達する伝達部１４ｂとを有している。そして、受圧リング１４に設けられた伝達部１４ｂは、フロント外側筐体１１の内周面およびフロント内側筐体１２の外周面の両者に接触しないように、これら両者に対する位置決めがなされている。
（圧力伝達リング）
圧力伝達リング１５は、上述したように環状の形状を有する圧力伝達リング本体１５ａと、圧力伝達リング本体１５ａにおいて背面側となる端面に設けられ、圧電素子群１６からの電荷信号を出力するための出力電極として機能する出力電極層１５ｂとを備えている。そして、出力電極層１５ｂは、圧力伝達リング本体１５ａにおける背面側の端面に、一周にわたって形成されている。
圧力伝達リング１５は、上述したように環状の形状を有する圧力伝達リング本体１５ａと、圧力伝達リング本体１５ａにおいて背面側となる端面に設けられ、圧電素子群１６からの電荷信号を出力するための出力電極として機能する出力電極層１５ｂとを備えている。そして、出力電極層１５ｂは、圧力伝達リング本体１５ａにおける背面側の端面に、一周にわたって形成されている。
ここで、圧力伝達リング本体１５ａの断面は矩形状であり、圧力伝達リング本体１５ａの外径はフロント外側筐体１１の内径よりも小さく、圧力伝達リング本体１５ａの内径はフロント内側筐体１２の外径よりも大きい。なお、この例において、圧力伝達リング本体１５ａは、絶縁性および耐熱性を有する、アルミナ等のセラミック材料で構成されている。
また、圧力伝達リング１５に設けられる出力電極層１５ｂは、導電性の高い金属薄膜を、圧力伝達リング本体１５ａに対し単層あるいは複数層積層して構成されている。
（圧電素子群）
圧電素子群１６は、上述したように、第１圧電素子１６１と、第２圧電素子１６２と、第３圧電素子１６３とを備えている。ここで、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３は共通の構成を有しており、それぞれが、直方体状に加工された圧電部材１６ａと、圧電部材１６ａにおける前面側の端面に形成されたフロント側電極１６ｂとを備えている。ここで、本実施の形態では、圧電部材１６ａのうち、フロント側電極１６ｂを設けた前面側の端面が、圧力変動時に電荷信号を出力する信号極として機能する第１面となり、その裏面となる背面側の端面が、接地極として機能する第２面となる。
圧電素子群１６は、上述したように、第１圧電素子１６１と、第２圧電素子１６２と、第３圧電素子１６３とを備えている。ここで、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３は共通の構成を有しており、それぞれが、直方体状に加工された圧電部材１６ａと、圧電部材１６ａにおける前面側の端面に形成されたフロント側電極１６ｂとを備えている。ここで、本実施の形態では、圧電部材１６ａのうち、フロント側電極１６ｂを設けた前面側の端面が、圧力変動時に電荷信号を出力する信号極として機能する第１面となり、その裏面となる背面側の端面が、接地極として機能する第２面となる。
これら第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３は、それぞれ、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を、圧電部材１６ａとして用いている。圧電縦効果とは、圧電体の電荷発生軸と同一方向の応力印加軸に外力を作用させると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生する作用をいう。本実施の形態に係る第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３では、中心線方向が圧電部材１６ａの応力印加軸の方向となるように内部空間１０ｂ内に収納されている。
次に、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３に圧電横効果を示す圧電体を圧電部材１６ａとして用いる場合を例示する。圧電横効果とは、圧電体の電荷発生軸に対して直交する位置にある応力印加軸に外力を作用させると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生する作用をいう。薄板状に薄く形成した圧電体ａを複数枚積層して構成しても良く、このように積層することで、圧電体に発生する電荷を効率的に集めてセンサの感度を上げることができる。圧電部材１６ａに用いる圧電体としては、圧電縦効果及び圧電横効果を有するランガサイト系結晶（ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、ＬＴＧＡ）や水晶、ガリウムリン酸塩などを例示することができる。なお、圧電部材１６ａを構成する圧電体は、セラミックス等の多結晶であってもかまわないが、単結晶であることが好ましい。
一方、第１導電部材あるいは伝送部材の一例としてのフロント側電極１６ｂは、導電性の高い金属薄膜を、圧電部材１６ａの前面側の端面に対し、単層あるいは複数層積層して構成されている。
第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３のそれぞれにおいて、各フロント側電極１６ｂの前面側は、圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂの背面側と接触する。また、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３のそれぞれにおいて、各圧電部材１６ａの背面側は、リア筐体１３に設けられた誘電体層１３ｂの前面側と接触する。また、この例では、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３が、各フロント側電極１６ｂを介して、出力電極層１５ｂに接合されており、結果として、圧力伝達リング１５と圧電素子群１６とが一体化している。
（内部リング）
内部リング１７は、上述したように円筒状の形状を有しており、その断面がＬ字状を呈するようになっている。そして、内部リング１７は、燃料噴射装置７に圧力検出装置８を取り付けることによってインジェクタユニット６を構成した場合に、圧力検出装置８におけるセンサユニット１０の開口部１０ａと、燃料噴射装置７の先端部７ｂとの間に存在する隙間を埋めるべく、先端部７ｂと接触するようになっている。
内部リング１７は、上述したように円筒状の形状を有しており、その断面がＬ字状を呈するようになっている。そして、内部リング１７は、燃料噴射装置７に圧力検出装置８を取り付けることによってインジェクタユニット６を構成した場合に、圧力検出装置８におけるセンサユニット１０の開口部１０ａと、燃料噴射装置７の先端部７ｂとの間に存在する隙間を埋めるべく、先端部７ｂと接触するようになっている。
（筐体について）
ここで、筐体を構成するフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３、受圧リング１４および内部リング１７は、高温となり得る燃焼室Ｃに面する位置または燃焼室Ｃに近い位置に存在することになるため、少なくとも、−４０℃〜３２０℃の使用温度環境に耐える材料を用いて製作することが望ましい。また、この例では、後述するように、センサユニット１０を構成する圧電素子群１６および伝送電線２１の接地対象としてリア筐体１３のリア筐体本体１３ａを使用することから、少なくともリア筐体本体１３ａについては、導電性を有する材料を用いて製作することが望ましい。さらに、筐体を構成する各部材の相対的な位置決め精度を高めるという観点からすれば、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体本体１３ａ、受圧リング１４および内部リング１７については、溶接による接合が可能な金属材料を用いることが望ましい。具体的には、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体本体１３ａ、受圧リング１４および内部リング１７を、耐熱性が高く且つ導電性があるステンレス鋼材、例えばＪＩＳ規格のＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０、ＳＵＨ６６０等を用いて構成するとよい。また、熱膨張率の際に起因する歪み等を抑制するという観点からすれば、これらフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体本体１３ａ、受圧リング１４および内部リング１７には、同じ材料を用いることが望ましい。
ここで、筐体を構成するフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３、受圧リング１４および内部リング１７は、高温となり得る燃焼室Ｃに面する位置または燃焼室Ｃに近い位置に存在することになるため、少なくとも、−４０℃〜３２０℃の使用温度環境に耐える材料を用いて製作することが望ましい。また、この例では、後述するように、センサユニット１０を構成する圧電素子群１６および伝送電線２１の接地対象としてリア筐体１３のリア筐体本体１３ａを使用することから、少なくともリア筐体本体１３ａについては、導電性を有する材料を用いて製作することが望ましい。さらに、筐体を構成する各部材の相対的な位置決め精度を高めるという観点からすれば、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体本体１３ａ、受圧リング１４および内部リング１７については、溶接による接合が可能な金属材料を用いることが望ましい。具体的には、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体本体１３ａ、受圧リング１４および内部リング１７を、耐熱性が高く且つ導電性があるステンレス鋼材、例えばＪＩＳ規格のＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０、ＳＵＨ６６０等を用いて構成するとよい。また、熱膨張率の際に起因する歪み等を抑制するという観点からすれば、これらフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体本体１３ａ、受圧リング１４および内部リング１７には、同じ材料を用いることが望ましい。
そして、フロント外側筐体１１における背面側の端部は、リア筐体本体１３ａの前面側における端部外側に設けられた切り欠きにはめ込まれた状態で、一周にわたってレーザ溶接が施されることで固定されている。また、フロント内側筐体１２における背面側の端部は、リア筐体本体１３ａの前面側における端部内側に設けられた突出部がはめ込まれた状態で、一周にわたってレーザ溶接が施されることで固定されている。さらに、受圧リング１４における背面側且つ外側の端部は、フロント外側筐体１１の端部外側に設けられた切り欠きにはめ込まれた状態で、一周にわたってレーザ溶接が施されることで固定されている。さらにまた、受圧リング１４における背面側且つ内側の端部は、フロント内側筐体１２の端部内側に設けられた切り欠きにはめ込まれた状態で、一周にわたってレーザ溶接が施されることで固定されている。そして、内部リング１７の前面側且つ外側の端部は、フロント内側筐体１２における前面側且つ内側にはめ込まれた状態で、一周にわたってレーザ溶接が施されることで固定されている。
（圧電部材と誘電体層との関係）
ではここで、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３を構成する圧電部材１６ａと、圧電部材１６ａの背面側に接触する、リア筐体１３に設けられた誘電体層１３ｂとの関係について説明しておく。
ではここで、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３を構成する圧電部材１６ａと、圧電部材１６ａの背面側に接触する、リア筐体１３に設けられた誘電体層１３ｂとの関係について説明しておく。
誘電体層１３ｂは、圧電部材１６ａよりも圧電性の低い材料で構成することが好ましく、特に、強誘電性、圧電性および焦電性を示さない常誘電体で構成することが好ましい。ここで、圧電部材１６ａよりも誘電体層１３ｂの圧電性を確実に低くするという観点からすれば、誘電体層１３ｂは、圧電部材１６ａよりも電気機械結合係数が小さいことが好ましい。また、圧電部材１６ａよりも誘電体層１３ｂの圧電性を確実に低くするという観点からすれば、誘電体層１３ｂは、圧電性が発現しにくい非晶質で構成されることが好ましい。また、圧電部材１６ａよりも誘電体層１３ｂの静電容量を低くするという観点からすれば、誘電体層１３ｂの中心線方向の厚さは、圧電部材１６ａの中心線方向の厚さよりも小さい（薄い）ことが好ましく、誘電体層１３ｂを薄膜で構成することがさらに好ましい。さらに、誘電体層１３ｂは、平坦であってもよいが、誘電体層１３ｂの膜厚の増加を抑制しながら静電容量を確保するという観点からすれば、誘電体層１３ｂのうち圧電部材１６ａと接触する部位あるいはリア筐体本体１３ａと接触する部位には、凹凸を設けることが好ましい（どのように凹凸を設けるかについては、後述する実施の形態２を参照）。
また、誘電体層１３ｂは、圧電部材１６ａとは比誘電率が異なる材料で構成することが好ましい。ここで、誘電体層１３ｂの静電容量は、圧電部材１６ａの静電容量の５０％以上であることが好ましい。また、誘電体層１３ｂの比誘電率は、圧電部材１６ａの比誘電率よりも小さいことが好ましい。さらに、圧電部材１６ａを単結晶で構成するとともに、誘電体層１３ｂを非晶質で構成することが好ましい。
［伝送ユニットの構成］
続いて、伝送ユニット２０の構成について説明する。
伝送ユニット２０は、センサユニット１０から燃料噴射装置７（図１参照）に向けて電荷信号を伝送する伝送電線２１と、伝送電線２１よりも前面側に設けられ、センサユニット１０の圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂと電気的に接続される接続端子２２と、伝送電線２１よりも前面側且つ接続端子２２よりも背面側に設けられ、伝送電線２１および接続端子２２を電気的に接続する接続パイプ２３とを備えている。また、伝送ユニット２０は、接続パイプ２３の外周面を保護する保護チューブ２４と、保護チューブ２４よりも前面側において接続端子２２の外周面を覆うとともに接続端子２２の位置決めに用いられる位置決めチューブ２５と、位置決めチューブ２５よりも前面側において接続端子２２の外周面に巻き回され、接続端子２２を前面側に向けて押すコイルスプリング２６とを備えている。さらに、伝送ユニット２０は、保護チューブ２４よりも前面側且つ位置決めチューブ２５よりも背面側において接続端子２２の外周面に取り付けられ、且つ、リア筐体本体１３ａの中段部１３２に設けられたフロント側貫通孔１３ｃの内壁面に接触することで、接続端子２２における前面側を外部から封止する封止部２７と、保護チューブ２４よりも背面側において伝送電線２１の外周面に取り付けられ、且つ、リア筐体本体１３ａの後段部１３３に設けられたリア側貫通孔１３ｄの内壁面に接触することで、センサユニット１０に対して伝送電線２１を固定する固定リング２８とを備えている。
続いて、伝送ユニット２０の構成について説明する。
伝送ユニット２０は、センサユニット１０から燃料噴射装置７（図１参照）に向けて電荷信号を伝送する伝送電線２１と、伝送電線２１よりも前面側に設けられ、センサユニット１０の圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂと電気的に接続される接続端子２２と、伝送電線２１よりも前面側且つ接続端子２２よりも背面側に設けられ、伝送電線２１および接続端子２２を電気的に接続する接続パイプ２３とを備えている。また、伝送ユニット２０は、接続パイプ２３の外周面を保護する保護チューブ２４と、保護チューブ２４よりも前面側において接続端子２２の外周面を覆うとともに接続端子２２の位置決めに用いられる位置決めチューブ２５と、位置決めチューブ２５よりも前面側において接続端子２２の外周面に巻き回され、接続端子２２を前面側に向けて押すコイルスプリング２６とを備えている。さらに、伝送ユニット２０は、保護チューブ２４よりも前面側且つ位置決めチューブ２５よりも背面側において接続端子２２の外周面に取り付けられ、且つ、リア筐体本体１３ａの中段部１３２に設けられたフロント側貫通孔１３ｃの内壁面に接触することで、接続端子２２における前面側を外部から封止する封止部２７と、保護チューブ２４よりも背面側において伝送電線２１の外周面に取り付けられ、且つ、リア筐体本体１３ａの後段部１３３に設けられたリア側貫通孔１３ｄの内壁面に接触することで、センサユニット１０に対して伝送電線２１を固定する固定リング２８とを備えている。
以下、伝送ユニット２０の構成部材について詳述する。
（伝送電線）
伝送電線２１は、所謂同軸構造を有する絶縁電線にて構成される。より具体的に説明すると、伝送電線２１は、金属線の撚り線からなる導体部２１ａと、絶縁性を有する樹脂からなり導体部２１ａの外周を被覆する樹脂絶縁層２１ｂと、半導電性を有する樹脂からなり樹脂絶縁層２１ｂの外周を被覆する樹脂半導電層２１ｃとを備えている。
（伝送電線）
伝送電線２１は、所謂同軸構造を有する絶縁電線にて構成される。より具体的に説明すると、伝送電線２１は、金属線の撚り線からなる導体部２１ａと、絶縁性を有する樹脂からなり導体部２１ａの外周を被覆する樹脂絶縁層２１ｂと、半導電性を有する樹脂からなり樹脂絶縁層２１ｂの外周を被覆する樹脂半導電層２１ｃとを備えている。
なお、燃料噴射装置７に圧力検出装置８を装着してインジェクタユニット６を構成する際（図１参照）、伝送電線２１のうち外部に露出する部位は、燃料噴射装置７の先端部７ｂに設けられた溝７ｃの内側に収容される。したがって、インジェクタユニット６において、圧力検出装置８に設けられた伝送電線２１は、インジェクタユニット６（燃料噴射装置７）の外側に飛び出し難い構成となっている。
（接続端子）
接続端子２２は耐熱性および導電性を有する金属製の棒状体で構成されており、最も前面側に位置することで圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂに突き当たる突き当て部２２ａと、突き当て部２２ａの背面側に位置する柱状部２２ｂと、柱状部２２ｂの背面側に位置する接続部２２ｃとを、一体化して構成されている。そして、接続端子２２において、突き当て部２２ａの外径は、内部空間１０ｂにおける径方向の長さよりも小さく、柱状部２２ｂの外径は、突き当て部２２ａの外径よりも小さく、接続部２２ｃの外径は、柱状部２２ｂの外径よりも小さい。
接続端子２２は耐熱性および導電性を有する金属製の棒状体で構成されており、最も前面側に位置することで圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂに突き当たる突き当て部２２ａと、突き当て部２２ａの背面側に位置する柱状部２２ｂと、柱状部２２ｂの背面側に位置する接続部２２ｃとを、一体化して構成されている。そして、接続端子２２において、突き当て部２２ａの外径は、内部空間１０ｂにおける径方向の長さよりも小さく、柱状部２２ｂの外径は、突き当て部２２ａの外径よりも小さく、接続部２２ｃの外径は、柱状部２２ｂの外径よりも小さい。
（接続パイプ）
接続パイプ２３は耐熱性および導電性を有する金属製の筒状体で構成されており、接続パイプ２３に設けられた貫通孔の内径は、伝送電線２１における導体部２１ａの外径および接続端子２２における接続部２２ｃの外径よりも大きい。また、接続パイプ２３には、貫通孔の背面側から伝送電線２１における導体部２１ａの前面側の端部が、貫通孔の前面側から接続端子２２における接続部２２ｃの背面側の端部が、それぞれ挿入されている。そして、この状態で、接続パイプ２３を外周面側からかしめることで、接続パイプ２３が、導体部２１ａと接続端子２２とを、電気的に接続するとともに固定している。
接続パイプ２３は耐熱性および導電性を有する金属製の筒状体で構成されており、接続パイプ２３に設けられた貫通孔の内径は、伝送電線２１における導体部２１ａの外径および接続端子２２における接続部２２ｃの外径よりも大きい。また、接続パイプ２３には、貫通孔の背面側から伝送電線２１における導体部２１ａの前面側の端部が、貫通孔の前面側から接続端子２２における接続部２２ｃの背面側の端部が、それぞれ挿入されている。そして、この状態で、接続パイプ２３を外周面側からかしめることで、接続パイプ２３が、導体部２１ａと接続端子２２とを、電気的に接続するとともに固定している。
（保護チューブ）
保護チューブ２４はＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシアルカン）製の筒状体で構成されており、接続パイプ２３のすべての外周面と、接続端子２２における柱状部２２ｂの後端側端部の外周面と、伝送電線２１における樹脂絶縁層２１ｂの前面側端部の外周面とを覆っている。
保護チューブ２４はＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシアルカン）製の筒状体で構成されており、接続パイプ２３のすべての外周面と、接続端子２２における柱状部２２ｂの後端側端部の外周面と、伝送電線２１における樹脂絶縁層２１ｂの前面側端部の外周面とを覆っている。
（位置決めチューブ）
位置決めチューブ２５はアルミナセラミック製の筒状体で構成されており、前面側に位置するフロント側筒状部２５ａと、フロント側筒状部２５ａの背面側に位置するリア側筒状部２５ｂとを有している。ここで、位置決めチューブ２５におけるフロント側筒状部２５ａの外径は、リア側筒状部２５ｂの外径よりも大きく、内部空間１０ｂにおける径方向の長さよりも小さい。また、位置決めチューブ２５の内径は、接続端子２２における柱状部２２ｂの外径よりも大きい。
位置決めチューブ２５はアルミナセラミック製の筒状体で構成されており、前面側に位置するフロント側筒状部２５ａと、フロント側筒状部２５ａの背面側に位置するリア側筒状部２５ｂとを有している。ここで、位置決めチューブ２５におけるフロント側筒状部２５ａの外径は、リア側筒状部２５ｂの外径よりも大きく、内部空間１０ｂにおける径方向の長さよりも小さい。また、位置決めチューブ２５の内径は、接続端子２２における柱状部２２ｂの外径よりも大きい。
（コイルスプリング）
コイルスプリング２６は、接続端子２２における突き当て部２２ａの背面側端面と、位置決めチューブ２５のフロント側筒状部２５ａにおける前面側の端面との間に配置される。ここで、コイルスプリング２６は耐熱性を有する金属で構成されており、前面側の端部が接続端子２２における突き当て部２２ａの背面側端面に突き当たり、背面側の端部が位置決めチューブ２５のフロント側筒状部２５ａにおける前面側の端面に突き当たる。また、コイルスプリング２６の内径は、接続端子２２における柱状部２２ｂの外径とほぼ等しい。
コイルスプリング２６は、接続端子２２における突き当て部２２ａの背面側端面と、位置決めチューブ２５のフロント側筒状部２５ａにおける前面側の端面との間に配置される。ここで、コイルスプリング２６は耐熱性を有する金属で構成されており、前面側の端部が接続端子２２における突き当て部２２ａの背面側端面に突き当たり、背面側の端部が位置決めチューブ２５のフロント側筒状部２５ａにおける前面側の端面に突き当たる。また、コイルスプリング２６の内径は、接続端子２２における柱状部２２ｂの外径とほぼ等しい。
（封止部）
封止部２７は、位置決めチューブ２５におけるリア側筒状部２５ｂの背面側に位置するフロント側Ｏリング２７ａと、フロント側Ｏリング２７ａの背面側且つ保護チューブ２４の前面側に位置するリア側Ｏリング２７ｂとを備える。ここで、フロント側Ｏリング２７ａおよびリア側Ｏリング２７ｂは、ともにＰＦＡで構成されている。また、フロント側Ｏリング２７ａおよびリア側Ｏリング２７ｂの外径は、リア筐体本体１３ａに設けられたフロント側貫通孔１３ｃの内径よりも大きく設定され、フロント側Ｏリング２７ａおよびリア側Ｏリング２７ｂの内径は、接続端子２２における柱状部２２ｂの外径よりも小さく設定される。
封止部２７は、位置決めチューブ２５におけるリア側筒状部２５ｂの背面側に位置するフロント側Ｏリング２７ａと、フロント側Ｏリング２７ａの背面側且つ保護チューブ２４の前面側に位置するリア側Ｏリング２７ｂとを備える。ここで、フロント側Ｏリング２７ａおよびリア側Ｏリング２７ｂは、ともにＰＦＡで構成されている。また、フロント側Ｏリング２７ａおよびリア側Ｏリング２７ｂの外径は、リア筐体本体１３ａに設けられたフロント側貫通孔１３ｃの内径よりも大きく設定され、フロント側Ｏリング２７ａおよびリア側Ｏリング２７ｂの内径は、接続端子２２における柱状部２２ｂの外径よりも小さく設定される。
（固定リング）
固定リング２８は耐熱性を有する金属製の筒状体で構成されており、その前面側の端部には、逆テーパ加工が施されている。そして、固定リング２８の外径は、リア筐体１３に設けられたリア側貫通孔１３ｄの内径よりもわずかに大きく設定され、固定リング２８の内径は、伝送電線２１の外径（樹脂半導電層２１ｃを含む外径）とほぼ等しいか、わずかに小さく設定される。
固定リング２８は耐熱性を有する金属製の筒状体で構成されており、その前面側の端部には、逆テーパ加工が施されている。そして、固定リング２８の外径は、リア筐体１３に設けられたリア側貫通孔１３ｄの内径よりもわずかに大きく設定され、固定リング２８の内径は、伝送電線２１の外径（樹脂半導電層２１ｃを含む外径）とほぼ等しいか、わずかに小さく設定される。
［圧力検出装置における電気的な接続構造］
ではここで、本実施の形態の圧力検出装置８における電気的な接続構造について説明しておく。より具体的に説明すると、ここでは、圧電素子群１６を構成する第１圧電素子１６１〜第１圧電素子１６３のそれぞれに設けられた圧電部材１６ａから、電荷信号を得るための電気的な経路について説明を行う。なお、上述したように、本実施の形態の圧電部材１６ａでは、前面側となる第１面が電荷を出力する出力極として、背面側となる第２面が接地を取る接地極として、それぞれ機能している。
ではここで、本実施の形態の圧力検出装置８における電気的な接続構造について説明しておく。より具体的に説明すると、ここでは、圧電素子群１６を構成する第１圧電素子１６１〜第１圧電素子１６３のそれぞれに設けられた圧電部材１６ａから、電荷信号を得るための電気的な経路について説明を行う。なお、上述したように、本実施の形態の圧電部材１６ａでは、前面側となる第１面が電荷を出力する出力極として、背面側となる第２面が接地を取る接地極として、それぞれ機能している。
（電荷経路）
第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３に設けられた各圧電部材１６ａの第１面（前面側）には、それぞれに設けられた金属製のフロント側電極１６ｂが接触している。そして、各フロント側電極１６ｂは、圧力伝達リング１５に設けられた金属製の出力電極層１５ｂと接触している。また、出力電極層１５ｂは、金属製の接続端子２２と接触している。さらに、接続端子２２は、金属製の接続パイプ２３を介して、伝送電線２１における金属製の導体部２１ａと接触している。このように、本実施の形態では、各圧電部材１６ａの第１面から電荷を取り出すための経路となる「電荷経路」が、各フロント側電極１６ｂ→出力電極層１５ｂ→接続端子２２→導体部２１ａ、によって構成される。
第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３に設けられた各圧電部材１６ａの第１面（前面側）には、それぞれに設けられた金属製のフロント側電極１６ｂが接触している。そして、各フロント側電極１６ｂは、圧力伝達リング１５に設けられた金属製の出力電極層１５ｂと接触している。また、出力電極層１５ｂは、金属製の接続端子２２と接触している。さらに、接続端子２２は、金属製の接続パイプ２３を介して、伝送電線２１における金属製の導体部２１ａと接触している。このように、本実施の形態では、各圧電部材１６ａの第１面から電荷を取り出すための経路となる「電荷経路」が、各フロント側電極１６ｂ→出力電極層１５ｂ→接続端子２２→導体部２１ａ、によって構成される。
（接地経路）
第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３に設けられた各圧電部材１６ａの第２面（背面側）には、リア筐体１３に設けられた無機絶縁材料製の誘電体層１３ｂが接触している。そして、誘電体層１３ｂには、金属製のリア筐体本体１３ａが接触している。また、リア筐体本体１３ａは、溶接により、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、受圧リング１４および内部リング１７（すべて金属製）と一体化した筐体を構成している。ここで、筐体のうち、フロント外側筐体１１およびリア筐体本体１３ａの中段部１３２の外周面は、圧力検出装置８を含むインジェクタユニット６を内燃機関１に取り付けた際に、シリンダヘッド４に設けられた貫通孔の内壁に接触する。そして、シリンダヘッド４あるいはシリンダヘッド４と電気的に接続されたシリンダブロック２は、内燃機関１の装着対象（例えば自動車のボデー）に接続されることで接地される。このように、本実施の形態では、各圧電部材１６ａの第２面から接地を取るための経路となる「接地経路」が、誘電体層１３ｂ→リア筐体本体１３ａ（実際は、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体本体１３ａ、受圧リング１４および内部リング１７を含む筐体）、によって構成される。
第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３に設けられた各圧電部材１６ａの第２面（背面側）には、リア筐体１３に設けられた無機絶縁材料製の誘電体層１３ｂが接触している。そして、誘電体層１３ｂには、金属製のリア筐体本体１３ａが接触している。また、リア筐体本体１３ａは、溶接により、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、受圧リング１４および内部リング１７（すべて金属製）と一体化した筐体を構成している。ここで、筐体のうち、フロント外側筐体１１およびリア筐体本体１３ａの中段部１３２の外周面は、圧力検出装置８を含むインジェクタユニット６を内燃機関１に取り付けた際に、シリンダヘッド４に設けられた貫通孔の内壁に接触する。そして、シリンダヘッド４あるいはシリンダヘッド４と電気的に接続されたシリンダブロック２は、内燃機関１の装着対象（例えば自動車のボデー）に接続されることで接地される。このように、本実施の形態では、各圧電部材１６ａの第２面から接地を取るための経路となる「接地経路」が、誘電体層１３ｂ→リア筐体本体１３ａ（実際は、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体本体１３ａ、受圧リング１４および内部リング１７を含む筐体）、によって構成される。
（電荷経路と接地経路との関係）
本実施の形態の圧力検出装置８では、電荷経路と接地経路とが、圧力伝達リング１５の圧力伝達リング本体１５ａ、絶縁電線２１の樹脂絶縁層２１ｂ、保護チューブ２４、位置決めチューブ２５およびエアギャップ等を用いて、電気的に絶縁されている。また、本実施の形態では、電荷経路および接地経路をこのように構成したことにより、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３を構成する３つの圧電部材１６ａが、並列接続されている。
本実施の形態の圧力検出装置８では、電荷経路と接地経路とが、圧力伝達リング１５の圧力伝達リング本体１５ａ、絶縁電線２１の樹脂絶縁層２１ｂ、保護チューブ２４、位置決めチューブ２５およびエアギャップ等を用いて、電気的に絶縁されている。また、本実施の形態では、電荷経路および接地経路をこのように構成したことにより、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３を構成する３つの圧電部材１６ａが、並列接続されている。
このように、本実施の形態では、電荷経路を構成する全部材が、導電性を有する材料で構成されている。一方、本実施の形態では、接地経路を構成する全部材のうち、誘電体層１３ｂを除く各部材が導電性を有する材料で構成され、誘電体層１３ｂが誘電性（絶縁性）を有する材料で構成されている。
［圧力検出装置による圧力検出動作］
次に、内燃機関１に装着された、インジェクタユニット６における圧力検出装置８の圧力検出動作について説明する。
次に、内燃機関１に装着された、インジェクタユニット６における圧力検出装置８の圧力検出動作について説明する。
内燃機関１が動作しているとき、燃焼室Ｃ内に発生した燃焼圧の変動が、受圧リング１４および圧力伝達リング１５を介して、リア筐体１３と圧力伝達リング１５とに挟まれた圧電素子群１６（第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３）に作用する。このとき、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３のそれぞれに設けられた圧電部材１６ａは、燃焼圧の変動に応じた電荷を発生する。そして、各圧電部材１６ａが発生した電荷すなわち電荷信号は、各圧電部材１６ａにおける第１面（前面側）から各フロント側電極１６ｂを介して、圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂへと伝達される。また、出力電極層１５ｂに伝達された電荷信号は、接続端子２２から接続パイプ２３を介して、伝送電線２１の導体部２１ａに伝達され、さらに、導体部２１ａを介して、電荷信号として燃料噴射装置７に伝送される。このように、各圧電部材１６ａが発生した電荷すなわち電荷信号は、「電荷経路」を通って燃料噴射装置７へと伝送される。なお、燃料噴射装置７に伝送された電荷信号は、さらに、内燃機関１の動作を制御する制御装置（図示せず）に伝送される。
一方、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３の各圧電部材１６ａにおける第２面（背面側）は、リア筐体１３すなわち誘電体層１３ｂおよびリア筐体本体１３ａと、フロント外側筐体１１とを介して、シリンダヘッド４に接続（接地）される。このように、各圧電部材１６ａは、「接地経路」を介して接地される。
［実施の形態１のまとめ］
本実施の形態の圧力検出装置８は、燃料噴射装置７に装着されることで、インジェクタユニット６を構成している。また、インジェクタユニット６では、燃料噴射装置７の先端部７ｂの外周面と、圧力検出装置８の内部リング１７の内周面とが接触している。ここで、燃料噴射装置７は、燃料の噴射時に、内蔵されたソレノイドコイル（図示せず）に電流が流れることに伴って、ノイズ（電磁ノイズ）を発生する。そして、燃料噴射装置７が発生したノイズは、内部リング１７を介して圧力検出装置８側に伝達される。本実施の形態の圧力検出装置８において、内部リング１７は、フロント外側筐体１１等とともに筐体を構成しており、この筐体は圧力検出装置８の「接地経路」を形成している。このため、燃料噴射装置７から内部リング１７を介して圧力検出装置８内に侵入してきたノイズが、「接地経路」から各圧電部材１６ａを介して「電荷経路」に伝達されると、各圧電部材１６ａから出力される電荷信号に、燃料噴射装置７側に起因するノイズが重畳されることになってしまう。
本実施の形態の圧力検出装置８は、燃料噴射装置７に装着されることで、インジェクタユニット６を構成している。また、インジェクタユニット６では、燃料噴射装置７の先端部７ｂの外周面と、圧力検出装置８の内部リング１７の内周面とが接触している。ここで、燃料噴射装置７は、燃料の噴射時に、内蔵されたソレノイドコイル（図示せず）に電流が流れることに伴って、ノイズ（電磁ノイズ）を発生する。そして、燃料噴射装置７が発生したノイズは、内部リング１７を介して圧力検出装置８側に伝達される。本実施の形態の圧力検出装置８において、内部リング１７は、フロント外側筐体１１等とともに筐体を構成しており、この筐体は圧力検出装置８の「接地経路」を形成している。このため、燃料噴射装置７から内部リング１７を介して圧力検出装置８内に侵入してきたノイズが、「接地経路」から各圧電部材１６ａを介して「電荷経路」に伝達されると、各圧電部材１６ａから出力される電荷信号に、燃料噴射装置７側に起因するノイズが重畳されることになってしまう。
これに対し、本実施の形態の圧力検出装置８では、「接地経路」に、圧電部材１６ａよりも圧電性が低い誘電体（絶縁体）で構成された誘電体層１３ｂを設けた。これにより、燃料噴射装置７側で生じたノイズの、各圧電部材１６ａ側への侵入を抑制することができ、各圧電部材１６ａが出力する電荷信号に対するノイズの重畳を抑制することができる。
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、円筒状の圧力検出装置８（図２等を参照）を用いていた。これに対し、本実施の形態では、棒状の圧力検出装置９（後述する図８等を参照）を用いている点が、実施の形態１とは異なる。また、実施の形態１では、圧力検出装置８と燃料噴射装置７とを一体化（ユニット化）した状態で、内燃機関１に装着していた。これに対し、本実施の形態では、圧力検出装置９を単体で内燃機関１に装着している点が、実施の形態１とは異なる。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
実施の形態１では、円筒状の圧力検出装置８（図２等を参照）を用いていた。これに対し、本実施の形態では、棒状の圧力検出装置９（後述する図８等を参照）を用いている点が、実施の形態１とは異なる。また、実施の形態１では、圧力検出装置８と燃料噴射装置７とを一体化（ユニット化）した状態で、内燃機関１に装着していた。これに対し、本実施の形態では、圧力検出装置９を単体で内燃機関１に装着している点が、実施の形態１とは異なる。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
［内燃機関の構成］
図７は、実施の形態２に係る内燃機関１の概略構成図である。
この内燃機関１の基本構成は、実施の形態１と同じである。ただし、シリンダヘッド４には、燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔が１つ設けられており、圧力検出装置９は、この連通孔に貫通した状態で取り付けられている。
図７は、実施の形態２に係る内燃機関１の概略構成図である。
この内燃機関１の基本構成は、実施の形態１と同じである。ただし、シリンダヘッド４には、燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔が１つ設けられており、圧力検出装置９は、この連通孔に貫通した状態で取り付けられている。
［圧力検出装置の構成］
次に、圧力検出装置９の構成について説明を行う。
図８は、実施の形態２の圧力検出装置９の側面図である。また、図９は、実施の形態２の圧力検出装置９の分解斜視図である。さらに、図１０は、図９におけるＸ−Ｘ断面図である。さらにまた、図１１は、図１０におけるＸＩ部の拡大図である。
次に、圧力検出装置９の構成について説明を行う。
図８は、実施の形態２の圧力検出装置９の側面図である。また、図９は、実施の形態２の圧力検出装置９の分解斜視図である。さらに、図１０は、図９におけるＸ−Ｘ断面図である。さらにまた、図１１は、図１０におけるＸＩ部の拡大図である。
本実施の形態の圧力検出装置９は、燃焼室Ｃ内の圧力を電気信号（この例では電荷による電荷信号）に変換する圧電素子３４を有するセンサ部３０と、センサ部３０からの電気信号に処理を施す信号処理部４０と、センサ部３０とともに信号処理部４０を保持する保持部５０とを備えている。この圧力検出装置９を内燃機関１のシリンダヘッド４に装着する際には、センサ部３０側を先頭（保持部５０側を後尾）として、シリンダヘッド４の外側からシリンダヘッド４に形成された連通孔に挿入していく。なお、以下の説明においては、圧力検出装置９のうち、センサ部３０側（図８、図１０における左側、図９における左下側）を『先端側』と称し、保持部５０側（図８、図１０における右側、図９における右上側）を『後端側』と称する。また、以下の説明では、圧力検出装置９の中心線方向（図８〜図１１に一点鎖線で示す）を、単に中心線方向と称する。
［センサ部の構成］
最初に、センサ部３０の構成について説明を行う。
センサ部３０は、円筒状を呈する先端側筐体３１と、円筒状を呈し且つ先端側筐体３１の後端側に取り付けられる後端側筐体３２と、円板状を呈し且つ先端側筐体３１の先端側に先端側筐体３１の開口部を塞ぐように取り付けられるダイアフラムヘッド３３とを備えている。
最初に、センサ部３０の構成について説明を行う。
センサ部３０は、円筒状を呈する先端側筐体３１と、円筒状を呈し且つ先端側筐体３１の後端側に取り付けられる後端側筐体３２と、円板状を呈し且つ先端側筐体３１の先端側に先端側筐体３１の開口部を塞ぐように取り付けられるダイアフラムヘッド３３とを備えている。
また、センサ部３０は、ダイアフラムヘッド３３の後端側に配置される圧電素子３４と、ダイアフラムヘッド３３の後端側且つ圧電素子３４の先端側に配置される先端側電極部材３５と、圧電素子３４の後端側に配置される後端側電極部材３６とを備えている。さらに、センサ部３０は、後端側電極部材３６の後端側に配置される環状絶縁部材３７と、環状絶縁部材３７の後端側に配置される支持部材３８および接続部材３９とを備えている。ここで、圧電素子３４、先端側電極部材３５、後端側電極部材３６、環状絶縁部材３７、支持部材３８および接続部材３９は、先端側筐体３１の内側に配置されている。ただし、支持部材３８の後端側は、先端側筐体３１の後端よりも後端側に突出しており、後端側筐体３２の内側に配置されている。また、接続部材３９は、筒状を呈する支持部材３８の内側に配置されている。
（先端側筐体）
先端側筐体３１は、中空構造を有し且つ全体として円筒状を呈する部材である。この先端側筐体３１は、導電性を有するともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。また、先端側筐体３１の外周面のうち、先端側と後端側との間に位置する中間部には、一周にわたって外側に突出するリブが設けられている。
先端側筐体３１は、中空構造を有し且つ全体として円筒状を呈する部材である。この先端側筐体３１は、導電性を有するともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。また、先端側筐体３１の外周面のうち、先端側と後端側との間に位置する中間部には、一周にわたって外側に突出するリブが設けられている。
（後端側筐体）
後端側筐体３２も、中空構造を有し且つ全体として円筒状を呈する部材である。この後端側筐体３２も、導電性を有するともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、この後端側筐体３２の先端側を先端側筐体３１の後端側にはめ込むとともに、後端側筐体３２の先端を先端側筐体３１に設けられたリブの後端に突き当てた状態で、両者の境界部の外周面を一周にわたってレーザ溶接することで、これらを一体化している。また、後端側筐体３２の外周面には、内燃機関１のシリンダヘッド４に設けられた連通孔に、ねじ込みによって圧力検出装置９を取り付ける際に用いられる雄ねじ３２ａが形成されている。
後端側筐体３２も、中空構造を有し且つ全体として円筒状を呈する部材である。この後端側筐体３２も、導電性を有するともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、この後端側筐体３２の先端側を先端側筐体３１の後端側にはめ込むとともに、後端側筐体３２の先端を先端側筐体３１に設けられたリブの後端に突き当てた状態で、両者の境界部の外周面を一周にわたってレーザ溶接することで、これらを一体化している。また、後端側筐体３２の外周面には、内燃機関１のシリンダヘッド４に設けられた連通孔に、ねじ込みによって圧力検出装置９を取り付ける際に用いられる雄ねじ３２ａが形成されている。
（ダイアフラムヘッド）
ダイアフラムヘッド３３は、全体として円板状を呈する部材である。このダイアフラムヘッド３３は、導電性を有するとともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。ここで、本実施の形態では、先端側筐体３１、後端側筐体３２およびダイアフラムヘッド３３を、同じ材料で構成している。このダイアフラムヘッド３３は、外部（例えば燃焼室Ｃ）からの圧力を受ける受圧部３３ａと、受圧部３３ａの周縁且つ後端側に位置し且つ先端側筐体３１に対する取り付け対象となる取付部３３ｂとを有している。このダイアフラムヘッド３３は、先端側筐体３１の先端側の開口部を塞ぐように設けられている。そして、ダイアフラムヘッド３３における取付部３３ｂの後端を先端側筐体３１の先端に突き当てた状態で、両者の境界部の外周面を一周にわたってレーザ溶接することで、これらを一体化している。その結果、先端側筐体３１、後端側筐体３２およびダイアフラムヘッド３３は、レーザ溶接により一体化している。なお、以下の説明においては、これら先端側筐体３１、後端側筐体３２およびダイアフラムヘッド３３と、先端側筐体３１にレーザ溶接される支持部材３８とを、まとめて「筐体」と称することがある。
ダイアフラムヘッド３３は、全体として円板状を呈する部材である。このダイアフラムヘッド３３は、導電性を有するとともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。ここで、本実施の形態では、先端側筐体３１、後端側筐体３２およびダイアフラムヘッド３３を、同じ材料で構成している。このダイアフラムヘッド３３は、外部（例えば燃焼室Ｃ）からの圧力を受ける受圧部３３ａと、受圧部３３ａの周縁且つ後端側に位置し且つ先端側筐体３１に対する取り付け対象となる取付部３３ｂとを有している。このダイアフラムヘッド３３は、先端側筐体３１の先端側の開口部を塞ぐように設けられている。そして、ダイアフラムヘッド３３における取付部３３ｂの後端を先端側筐体３１の先端に突き当てた状態で、両者の境界部の外周面を一周にわたってレーザ溶接することで、これらを一体化している。その結果、先端側筐体３１、後端側筐体３２およびダイアフラムヘッド３３は、レーザ溶接により一体化している。なお、以下の説明においては、これら先端側筐体３１、後端側筐体３２およびダイアフラムヘッド３３と、先端側筐体３１にレーザ溶接される支持部材３８とを、まとめて「筐体」と称することがある。
（圧電素子）
圧電素子３４は、全体として直方体状を呈する部材である。この圧電素子３４は、直方体状に加工された圧電部材３４ａと、圧電部材３４ａの先端側に設けられた誘電体層３４ｂとを備えている。なお、圧電素子３４の詳細については後述する。
圧電素子３４は、全体として直方体状を呈する部材である。この圧電素子３４は、直方体状に加工された圧電部材３４ａと、圧電部材３４ａの先端側に設けられた誘電体層３４ｂとを備えている。なお、圧電素子３４の詳細については後述する。
（先端側電極部材）
第２導電部材あるいは接地部材の一例としての先端側電極部材３５は、先端側から後端側にかけて段階的に外径が大きくなるように形成された円柱状の部材である。より具体的に説明すると、先端側電極部材３５は、相対的に先端側に位置する先端側第１円柱部３５ａと、先端側第１円柱部３５ａの後端側に位置し且つ先端側第１円柱部３５ａよりも直径が大きい先端側第２円柱部３５ｂとを有している。ここで、先端側第１円柱部３５ａの外径は、ダイアフラムヘッド３３の内径よりも小さく設定されている。また、先端側第２円柱部３５ｂの外径は、先端側筐体３１の内径よりも小さく設定されている。これにより、先端側電極部材３５は、先端側筐体３１内で中心線方向に移動できるようになっている。すなわち、ダイアフラムヘッド３３が受けた圧力を、先端側電極部材３５を介して圧電素子３４に伝達できるようになっている。この先端側電極部材３５は、導電性および耐熱性を有するステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、先端側第１円柱部３５ａの先端は、ダイアフラムヘッド３３における受圧部３３ａの後端に突き当たっている。また、先端側第２円柱部３５ｂの後端は、圧電素子３４における誘電体層３４ｂの先端に突き当たっている。
第２導電部材あるいは接地部材の一例としての先端側電極部材３５は、先端側から後端側にかけて段階的に外径が大きくなるように形成された円柱状の部材である。より具体的に説明すると、先端側電極部材３５は、相対的に先端側に位置する先端側第１円柱部３５ａと、先端側第１円柱部３５ａの後端側に位置し且つ先端側第１円柱部３５ａよりも直径が大きい先端側第２円柱部３５ｂとを有している。ここで、先端側第１円柱部３５ａの外径は、ダイアフラムヘッド３３の内径よりも小さく設定されている。また、先端側第２円柱部３５ｂの外径は、先端側筐体３１の内径よりも小さく設定されている。これにより、先端側電極部材３５は、先端側筐体３１内で中心線方向に移動できるようになっている。すなわち、ダイアフラムヘッド３３が受けた圧力を、先端側電極部材３５を介して圧電素子３４に伝達できるようになっている。この先端側電極部材３５は、導電性および耐熱性を有するステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、先端側第１円柱部３５ａの先端は、ダイアフラムヘッド３３における受圧部３３ａの後端に突き当たっている。また、先端側第２円柱部３５ｂの後端は、圧電素子３４における誘電体層３４ｂの先端に突き当たっている。
（後端側電極部材）
第１導電部材あるいは伝送部材の一例としての後端側電極部材３６は、先端側から後端側にかけて段階的に外径が小さくなるように形成された円柱状の部材である。より具体的に説明すると、後端側電極部材３６は、相対的に先端側に位置する後端側第１円柱部３６ａと、後端側第１円柱部３６ａの後端側に位置し且つ後端側第１円柱部３６ａよりも直径が小さい後端側第２円柱部３６ｂと、後端側第２円柱部３６ｂの後端側に位置し且つ後端側第２円柱部３６ｂよりも直径が小さい後端側第３円柱部３６ｃとを有している。ここで、後端側第１円柱部３６ａの外径は、先端側電極部材３５を収容する先端側筐体３１の内径よりも小さく設定されている。また、後端側第２円柱部３６ｂの外径は、後述する環状絶縁部材３７に設けられた貫通孔の内径よりも小さく設定されている。さらに、後端側第３円柱部３６ｃの外径は、後述する接続部材３９の内径よりも小さく設定されている。この後端側電極部材３６は、導電性および耐熱性を有するステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、後端側第１円柱部３６ａの先端は、圧電素子３４における圧電部材３４ａの後端に突き当たっている。一方、後端側第１円柱部３６ａの後端は、環状絶縁部材３７の先端に突き当たっている。また、後端側第２円柱部３６ｂは、環状絶縁部材３７に設けられた貫通孔を貫いて環状絶縁部材３７の後端側まで突出し、その後端が、接続部材３９の先端に突き当たっている。さらに、後端側第３円柱部３６ｃは、環状絶縁部材３７の後端側に突出し、その外周面が、接続部材３９の内周面に接触している。
第１導電部材あるいは伝送部材の一例としての後端側電極部材３６は、先端側から後端側にかけて段階的に外径が小さくなるように形成された円柱状の部材である。より具体的に説明すると、後端側電極部材３６は、相対的に先端側に位置する後端側第１円柱部３６ａと、後端側第１円柱部３６ａの後端側に位置し且つ後端側第１円柱部３６ａよりも直径が小さい後端側第２円柱部３６ｂと、後端側第２円柱部３６ｂの後端側に位置し且つ後端側第２円柱部３６ｂよりも直径が小さい後端側第３円柱部３６ｃとを有している。ここで、後端側第１円柱部３６ａの外径は、先端側電極部材３５を収容する先端側筐体３１の内径よりも小さく設定されている。また、後端側第２円柱部３６ｂの外径は、後述する環状絶縁部材３７に設けられた貫通孔の内径よりも小さく設定されている。さらに、後端側第３円柱部３６ｃの外径は、後述する接続部材３９の内径よりも小さく設定されている。この後端側電極部材３６は、導電性および耐熱性を有するステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、後端側第１円柱部３６ａの先端は、圧電素子３４における圧電部材３４ａの後端に突き当たっている。一方、後端側第１円柱部３６ａの後端は、環状絶縁部材３７の先端に突き当たっている。また、後端側第２円柱部３６ｂは、環状絶縁部材３７に設けられた貫通孔を貫いて環状絶縁部材３７の後端側まで突出し、その後端が、接続部材３９の先端に突き当たっている。さらに、後端側第３円柱部３６ｃは、環状絶縁部材３７の後端側に突出し、その外周面が、接続部材３９の内周面に接触している。
（環状絶縁部材）
環状絶縁部材３７は、中心線方向に沿って貫通孔が設けられた環状の部材である。ここで、環状絶縁部材３７の外径は、環状絶縁部材３７を収容する先端側筐体３１の内径よりも小さく設定されており、後端側電極部材３６における後端側第１円柱部３６ａの外径よりも大きく設定されている。また、環状絶縁部材３７における貫通孔の内径は、後端側電極部材３６における後端側第２円柱部３６ｂの外径よりも大きく設定されている。この環状絶縁部材３７は、絶縁性および耐熱性を有するアルミナセラミックス等の無機絶縁材料によって構成されている。そして、環状絶縁部材３７の先端は、後端側第１円柱部３６ａの後端に突き当たっている。また、環状絶縁部材３７の後端は、支持部材３８の先端に突き当たっている。
環状絶縁部材３７は、中心線方向に沿って貫通孔が設けられた環状の部材である。ここで、環状絶縁部材３７の外径は、環状絶縁部材３７を収容する先端側筐体３１の内径よりも小さく設定されており、後端側電極部材３６における後端側第１円柱部３６ａの外径よりも大きく設定されている。また、環状絶縁部材３７における貫通孔の内径は、後端側電極部材３６における後端側第２円柱部３６ｂの外径よりも大きく設定されている。この環状絶縁部材３７は、絶縁性および耐熱性を有するアルミナセラミックス等の無機絶縁材料によって構成されている。そして、環状絶縁部材３７の先端は、後端側第１円柱部３６ａの後端に突き当たっている。また、環状絶縁部材３７の後端は、支持部材３８の先端に突き当たっている。
（支持部材）
支持部材３８は、中心線方向に沿って貫通孔が設けられた筒状の部材である。ここで、支持部材３８の外径は、支持部材３８を収容する先端側筐体３１の内径とほぼ同じに設定されている。また、支持部材３８の貫通孔の内径は、先端側から後端側にかけて段階的（この例では三段階）に大きくなるように設定されている。この支持部材３８は、導電性および耐熱性を有するステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、支持部材３８の先端は、環状絶縁部材３７の後端に突き当たっている。また、支持部材３８の後端側には、被覆部材４３（詳細は後述する）の先端側が突き当たっている。なお、支持部材３８に設けられた貫通孔には、その先端側に後端側電極部材３６の後端側第２円柱部３６ｂおよび後端側第３円柱部３６ｃが、その後端側に伝導部材４２（詳細は後述する）および被覆部材４３が、先端側と後端側との間の中間部に接続部材３９および伝導部材４２が、それぞれ位置している。
支持部材３８は、中心線方向に沿って貫通孔が設けられた筒状の部材である。ここで、支持部材３８の外径は、支持部材３８を収容する先端側筐体３１の内径とほぼ同じに設定されている。また、支持部材３８の貫通孔の内径は、先端側から後端側にかけて段階的（この例では三段階）に大きくなるように設定されている。この支持部材３８は、導電性および耐熱性を有するステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、支持部材３８の先端は、環状絶縁部材３７の後端に突き当たっている。また、支持部材３８の後端側には、被覆部材４３（詳細は後述する）の先端側が突き当たっている。なお、支持部材３８に設けられた貫通孔には、その先端側に後端側電極部材３６の後端側第２円柱部３６ｂおよび後端側第３円柱部３６ｃが、その後端側に伝導部材４２（詳細は後述する）および被覆部材４３が、先端側と後端側との間の中間部に接続部材３９および伝導部材４２が、それぞれ位置している。
（接続部材）
接続部材３９は、全体として螺旋状を呈する部材であって、中心線方向に伸縮するコイルスプリング（円筒型圧縮コイルバネ）である。この接続部材３９の外径は、後端側電極部材３６における後端側第２円柱部３６ｂの外径とほぼ同じに設定される。また、この接続部材３９の内径は、後端側電極部材３６における後端側第３円柱部３６ｃの外径よりも大きく設定される。この接続部材３９は、導電性を有するとともに筐体を構成する各部材よりも導電性およびバネ性が高いリン青銅等の金属材料によって構成されている。また、接続部材３９の表面には、導電性を高める目的で、金めっきが施されている。そして、接続部材３９の先端は、後端側電極部材３６における後端側第２円柱部３６ｂの後端に突き当たっている。また、接続部材３９の先端側の内周面は、後端側電極部材３６における後端側第３円柱部３６ｃの外周面に接触している。さらに、接続部材３９は、支持部材３８に設けられた貫通孔の内部に収容されており、その後端側は、伝導部材４２（詳細は後述する）の先端側に設けられた開口部の内部に収容されて伝導部材４２に突き当たっている。
接続部材３９は、全体として螺旋状を呈する部材であって、中心線方向に伸縮するコイルスプリング（円筒型圧縮コイルバネ）である。この接続部材３９の外径は、後端側電極部材３６における後端側第２円柱部３６ｂの外径とほぼ同じに設定される。また、この接続部材３９の内径は、後端側電極部材３６における後端側第３円柱部３６ｃの外径よりも大きく設定される。この接続部材３９は、導電性を有するとともに筐体を構成する各部材よりも導電性およびバネ性が高いリン青銅等の金属材料によって構成されている。また、接続部材３９の表面には、導電性を高める目的で、金めっきが施されている。そして、接続部材３９の先端は、後端側電極部材３６における後端側第２円柱部３６ｂの後端に突き当たっている。また、接続部材３９の先端側の内周面は、後端側電極部材３６における後端側第３円柱部３６ｃの外周面に接触している。さらに、接続部材３９は、支持部材３８に設けられた貫通孔の内部に収容されており、その後端側は、伝導部材４２（詳細は後述する）の先端側に設けられた開口部の内部に収容されて伝導部材４２に突き当たっている。
（筐体に対する圧電素子の位置決め）
ここで、筐体に対する圧電素子３４の位置決め（固定）手法について説明しておく。本実施の形態では、先端側筐体３１およびダイアフラムヘッド３３を溶接してなる溶接体の内部に対し、その後端部側から、先端側電極部材３５、圧電素子３４、後端側電極部材３６、環状絶縁部材３７および支持部材３８を、この順に挿入する。このとき、圧電素子３４では、誘電体層３４ｂが先端側に位置し、圧電部材３４ａが後端側に位置する。また、先端側電極部材３５では先端側第１円柱部３５ａが先端側に位置し、後端側電極部材３６では後端側第１円柱部３６ａが先端側に位置する。さらに、環状絶縁部材３７に設けられた貫通孔を、後端側電極部材３６の後端側第２円柱部３６ｂが貫通する。そして、溶接体に対する支持部材３８の中心線方向の位置を調整することで、溶接体の内部に配置された圧電素子３４の中心線方向に係る荷重を、予め定められた大きさ（予荷重）に設定した状態で、先端側筐体３１および支持部材３８の境界部を一周にわたってレーザ溶接することで、先端側電極部材３５、圧電素子３４、後端側電極部材３６および環状絶縁部材３７の位置決め支持（固定）を行っている。なお、このとき、環状絶縁部材３７に設けられた貫通孔に、後端側電極部材３６の後端側第２円柱部３６ｂを挿入して保持することにより、後端側電極部材３６は、先端側筐体３１の内周面と接触しない状態で位置決めされている。その後、先端側筐体３１に対する後端側筐体３２のレーザ溶接が行われ、筐体が形成される。
ここで、筐体に対する圧電素子３４の位置決め（固定）手法について説明しておく。本実施の形態では、先端側筐体３１およびダイアフラムヘッド３３を溶接してなる溶接体の内部に対し、その後端部側から、先端側電極部材３５、圧電素子３４、後端側電極部材３６、環状絶縁部材３７および支持部材３８を、この順に挿入する。このとき、圧電素子３４では、誘電体層３４ｂが先端側に位置し、圧電部材３４ａが後端側に位置する。また、先端側電極部材３５では先端側第１円柱部３５ａが先端側に位置し、後端側電極部材３６では後端側第１円柱部３６ａが先端側に位置する。さらに、環状絶縁部材３７に設けられた貫通孔を、後端側電極部材３６の後端側第２円柱部３６ｂが貫通する。そして、溶接体に対する支持部材３８の中心線方向の位置を調整することで、溶接体の内部に配置された圧電素子３４の中心線方向に係る荷重を、予め定められた大きさ（予荷重）に設定した状態で、先端側筐体３１および支持部材３８の境界部を一周にわたってレーザ溶接することで、先端側電極部材３５、圧電素子３４、後端側電極部材３６および環状絶縁部材３７の位置決め支持（固定）を行っている。なお、このとき、環状絶縁部材３７に設けられた貫通孔に、後端側電極部材３６の後端側第２円柱部３６ｂを挿入して保持することにより、後端側電極部材３６は、先端側筐体３１の内周面と接触しない状態で位置決めされている。その後、先端側筐体３１に対する後端側筐体３２のレーザ溶接が行われ、筐体が形成される。
［信号処理部の構成］
次に、信号処理部４０について説明する。
信号処理部４０は、センサ部３０の圧電素子３４から得られる微弱な電気信号（電荷信号）に処理を施す電子回路を搭載した回路基板４１と、圧電素子３４が発生した電気信号を回路基板４１へと導く伝導部材４２とを備えている。また、信号処理部４０は、これら回路基板４１および伝導部材４２を内部に収容することでこれらを覆う被覆部材４３と、保持部５０とともに外部から回路基板４１等を密封する密封部材４４とを備えている。さらに、信号処理部４０は、回路基板４１と伝導部材４２とを電気的に接続する入力側第１接続ピン４５と、回路基板４１と後端側筐体３２とを電気的に接続する入力側第２接続ピン４６とを備えている。さらにまた、信号処理部４０は、回路基板４１と制御装置（図示せず）の信号入力端子（正極）とを接続するための出力側第１接続ピン４７と、回路基板４１と制御装置の接地端子（負極）とを接続するための出力側第２接続ピン４８とを備えている。そして、信号処理部４０は、回路基板４１と制御装置の電源端子（正極）とを接続するための出力側第３接続ピン４９を備えている。ここで、入力側第１接続ピン４５および入力側第２接続ピン４６は、回路基板４１の先端側に設けられる。これに対し、出力側第１接続ピン４７、出力側第２接続ピン４８および出力側第３接続ピン４９は、回路基板４１の後端側に設けられる。また、回路基板４１に設けられた電子回路は、制御装置から出力側第３接続ピン４９を介して供給される直流電圧によって動作する。
次に、信号処理部４０について説明する。
信号処理部４０は、センサ部３０の圧電素子３４から得られる微弱な電気信号（電荷信号）に処理を施す電子回路を搭載した回路基板４１と、圧電素子３４が発生した電気信号を回路基板４１へと導く伝導部材４２とを備えている。また、信号処理部４０は、これら回路基板４１および伝導部材４２を内部に収容することでこれらを覆う被覆部材４３と、保持部５０とともに外部から回路基板４１等を密封する密封部材４４とを備えている。さらに、信号処理部４０は、回路基板４１と伝導部材４２とを電気的に接続する入力側第１接続ピン４５と、回路基板４１と後端側筐体３２とを電気的に接続する入力側第２接続ピン４６とを備えている。さらにまた、信号処理部４０は、回路基板４１と制御装置（図示せず）の信号入力端子（正極）とを接続するための出力側第１接続ピン４７と、回路基板４１と制御装置の接地端子（負極）とを接続するための出力側第２接続ピン４８とを備えている。そして、信号処理部４０は、回路基板４１と制御装置の電源端子（正極）とを接続するための出力側第３接続ピン４９を備えている。ここで、入力側第１接続ピン４５および入力側第２接続ピン４６は、回路基板４１の先端側に設けられる。これに対し、出力側第１接続ピン４７、出力側第２接続ピン４８および出力側第３接続ピン４９は、回路基板４１の後端側に設けられる。また、回路基板４１に設けられた電子回路は、制御装置から出力側第３接続ピン４９を介して供給される直流電圧によって動作する。
（回路基板）
回路基板４１は、全体として矩形板状を呈する部材である。回路基板４１は、所謂プリント配線基板で構成されている。そして回路基板４１は、電子回路として、圧電素子３４から供給される電気信号（電荷信号）に積分処理を施す積分回路と、積分処理によって得た電気信号（電圧信号）に増幅処理を施す増幅回路（ともに図示せず）とを搭載している。ここで、積分回路には、入力側第１接続ピン４５および入力側第２接続ピン４６が接続され、増幅回路には、出力側第１接続ピン４７および出力側第２接続ピン４８が接続されている。ただし、接地側となる入力側第２接続ピン４６および出力側第２接続ピン４８は、回路基板４１の内部において電気的に接続されており、両者は同電位に設定される。
回路基板４１は、全体として矩形板状を呈する部材である。回路基板４１は、所謂プリント配線基板で構成されている。そして回路基板４１は、電子回路として、圧電素子３４から供給される電気信号（電荷信号）に積分処理を施す積分回路と、積分処理によって得た電気信号（電圧信号）に増幅処理を施す増幅回路（ともに図示せず）とを搭載している。ここで、積分回路には、入力側第１接続ピン４５および入力側第２接続ピン４６が接続され、増幅回路には、出力側第１接続ピン４７および出力側第２接続ピン４８が接続されている。ただし、接地側となる入力側第２接続ピン４６および出力側第２接続ピン４８は、回路基板４１の内部において電気的に接続されており、両者は同電位に設定される。
（伝導部材）
伝導部材４２は、中心線方向に沿って伸びる棒状の部材である。この伝導部材４２の外径は、後述する被覆部材４３に設けられた貫通孔の内径とほぼ同じに設定されており、また、支持部材３８に設けられた貫通孔の中央部の内径よりも小さく設定されている。この伝導部材４２は、導電性を有する真ちゅう等の金属材料によって構成されている。この伝導部材４２の先端側には、中心線方向に沿って開口部が設けられている。そして、伝導部材４２の先端は、その開口部に接続部材３９が収容されることにより接続部材３９に突き当たっている。また、伝導部材４２の後端側には、入力側第１接続ピン４５が電気的に接続されている。
伝導部材４２は、中心線方向に沿って伸びる棒状の部材である。この伝導部材４２の外径は、後述する被覆部材４３に設けられた貫通孔の内径とほぼ同じに設定されており、また、支持部材３８に設けられた貫通孔の中央部の内径よりも小さく設定されている。この伝導部材４２は、導電性を有する真ちゅう等の金属材料によって構成されている。この伝導部材４２の先端側には、中心線方向に沿って開口部が設けられている。そして、伝導部材４２の先端は、その開口部に接続部材３９が収容されることにより接続部材３９に突き当たっている。また、伝導部材４２の後端側には、入力側第１接続ピン４５が電気的に接続されている。
（被覆部材）
被覆部材４３は、回路基板４１および伝導部材４２を覆う、中心線方向に沿って伸びる細長い部材である。また、被覆部材４３は、これらに加えて、入力側第１接続ピン４５、入力側第２接続ピン４６、出力側第１接続ピン４７、出力側第２接続ピン４８および出力側第３接続ピン４９も覆うようになっている。
被覆部材４３は、回路基板４１および伝導部材４２を覆う、中心線方向に沿って伸びる細長い部材である。また、被覆部材４３は、これらに加えて、入力側第１接続ピン４５、入力側第２接続ピン４６、出力側第１接続ピン４７、出力側第２接続ピン４８および出力側第３接続ピン４９も覆うようになっている。
この被覆部材４３は、相対的に先端側に位置し且つ伝導部材４２を被覆する第１被覆部４３ａと、第１被覆部４３ａの後端側に位置し且つ回路基板４１等を被覆する第２被覆部４３ｂと、第２被覆部４３ｂの後端側に位置し且つ出力側第１接続ピン４７等を被覆する第３被覆部４３ｃとを備えている。
第１被覆部４３ａは、先端側から後端側にかけて段階的に外径が変化するように形成された円筒状の部材である。なお、第１被覆部４３ａの内径は、先端側から後端側にかけて一定となっている。ここで、第１被覆部４３ａの外径は、一部の部位については後端側筐体３２の内径よりもわずかに大きく設定され、他の部位については後端側筐体３２の内径よりも小さく設定される。また、第１被覆部４３ａの内径は、伝導部材４２の外径よりもわずかに小さく設定される。そして、第１被覆部４３ａは、伝導部材４２を内部に収容している。ただし、伝導部材４２の先端は、第１被覆部４３ａの先端よりも先端側に突出し、露出している。
第２被覆部４３ｂは、基本的には円筒状の部位であり、その側面には、回路基板４１を設置するための矩形状の開口部が設けられている。この第２被覆部４３ｂの外径は、保持部５０に設けられた固定部材５１（詳細は後述する）の内径よりも小さく設定される。そして、第２被覆部４３ｂは、回路基板４１に加えて、入力側第１接続ピン４５、入力側第２接続ピン４６、出力側第１接続ピン４７、出力側第２接続ピン４８および出力側第３接続ピン４９を内部に収容している。
第３被覆部４３ｃは、基本的には四角筒状の部材であり、その内側には、電極等を備えたコネクタ（図示せず）を接続するための矩形状の開口部が設けられている。そして、第３被覆部４３ｃに設けられた開口部は、出力側第１接続ピン４７、出力側第２接続ピン４８および出力側第３接続ピン４９の各後端側を収容している。
この被覆部材４３は、絶縁性および耐熱性を有する樹脂等で構成されている。また、被覆部材４３は、伝導部材４２、入力側第１接続ピン４５、入力側第２接続ピン４６、出力側第１接続ピン４７、出力側第２接続ピン４８および出力側第３接続ピン４９とともに一体化している。
（密封部材）
密封部材４４は、弾性を有する環状の部材である。より具体的に説明すると、密封部材４４は、フッ素系ゴム製のＯリングである。ここで、密封部材４４の内径は、被覆部材４３のうち密封部材４４の取り付け対象となる部位となる、第２被覆部４３ｂの後端側の外径よりもわずかに小さい。そして、密封部材４４の内側は、被覆部材４３における第２被覆部４３ｂの外周面と接触し、密封部材４４の外側は、保持部５０に設けられた固定部材５１の後端側の内周面と接触している。
密封部材４４は、弾性を有する環状の部材である。より具体的に説明すると、密封部材４４は、フッ素系ゴム製のＯリングである。ここで、密封部材４４の内径は、被覆部材４３のうち密封部材４４の取り付け対象となる部位となる、第２被覆部４３ｂの後端側の外径よりもわずかに小さい。そして、密封部材４４の内側は、被覆部材４３における第２被覆部４３ｂの外周面と接触し、密封部材４４の外側は、保持部５０に設けられた固定部材５１の後端側の内周面と接触している。
［保持部の構成］
続いて、保持部５０について説明する。
保持部５０は、センサ部３０に対して信号処理部４０を固定する固定部材５１を備えている。
続いて、保持部５０について説明する。
保持部５０は、センサ部３０に対して信号処理部４０を固定する固定部材５１を備えている。
（固定部材）
固定部材５１は、全体として円筒状を呈する部材である。この固定部材５１は、導電性を有するステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、固定部材５１の先端側は、センサ部３０における後端側筐体３２の後端側を覆い、固定部材５１の後端側は、信号処理部４０における被覆部材４３の中心線方向の中央部（より具体的には第２被覆部４３ｂ）を覆うようになっている。ここで、固定部材５１の後端側は、内側に向けて折り曲げられており、この部位に第２被覆部４３ｂの後端が突き当たるようになっている。これに対し、固定部材５１の先端側は、後端側筐体３２の外周面に向けてかしめられている。
固定部材５１は、全体として円筒状を呈する部材である。この固定部材５１は、導電性を有するステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、固定部材５１の先端側は、センサ部３０における後端側筐体３２の後端側を覆い、固定部材５１の後端側は、信号処理部４０における被覆部材４３の中心線方向の中央部（より具体的には第２被覆部４３ｂ）を覆うようになっている。ここで、固定部材５１の後端側は、内側に向けて折り曲げられており、この部位に第２被覆部４３ｂの後端が突き当たるようになっている。これに対し、固定部材５１の先端側は、後端側筐体３２の外周面に向けてかしめられている。
［圧電素子の詳細な構成］
図１２は、実施の形態２で用いた圧電素子３４の斜視図である。ここで、図１２（ａ）は圧電素子３４の構成例を、図１２（ｂ）は圧電素子３４の第１の変形例を、図１２（ｃ）は圧電素子３４の第２の変形例を、図１２（ｄ）は圧電素子３４の第３の変形例を、それぞれ示している。
図１２は、実施の形態２で用いた圧電素子３４の斜視図である。ここで、図１２（ａ）は圧電素子３４の構成例を、図１２（ｂ）は圧電素子３４の第１の変形例を、図１２（ｃ）は圧電素子３４の第２の変形例を、図１２（ｄ）は圧電素子３４の第３の変形例を、それぞれ示している。
本実施の形態の圧電素子３４は、直方体状に加工された圧電部材３４ａと、圧電部材３４ａにおける後端側の端面に形成され且つ圧電部材３４ａに接合された誘電体層３４ｂとを備えている。ここで、本実施の形態では、圧電部材３４ａのうち、誘電体層３４ｂを設けた先端側の端面（図中上側）が、接地極として機能する第２面となり、その裏面となる後端側の端面（図中下側）が、圧力変動時に電荷信号を出力する信号極として機能する第１面となる。このように、本実施の形態では、圧電部材３４ａと誘電体層３４ｂとを一体化した圧電素子３４を用いている点で、圧電部材１６ａ（第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３）と誘電体層１３ｂ（リア筐体１３）とを別体化した実施の形態１とは異なっている。
本実施の形態では、実施の形態１と同様に、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を、圧電部材３４ａとして用いており、中心線方向が応力印加軸の方向となるように、先端側筐体３１内に収容されている。したがって、この圧電素子３４に設けられた誘電体層３４ｂは、圧電部材３４ａの応力印加軸の方向と交差するように、圧電部材３４ａに対して積層されていることになる。ただし、実施の形態１と同様に、圧電横効果の圧電作用を示す圧電体を、圧電部材３４ａとして用いてもかまわない。そして、圧電部材３４ａに用いる圧電体としては、実施の形態１と同様に、圧電縦効果及び圧電横効果を有するランガサイト系結晶（ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、ＬＴＧＡ）や水晶、ガリウムリン酸塩などを例示することができる。
一方、誘電部材の一例としての誘電体層３４ｂとしては、実施の形態１の誘電体層１３ｂと同様に、固体薄膜であって、誘電性を示し且つ絶縁性の高い誘電体薄膜を用いることができる。ここで、本実施の形態の誘電体層３４ｂの構成については、実施の形態１の誘電体層１３ｂと同様のものを用いることができる。また、本実施の形態における圧電部材３４ａと誘電体層３４ｂとの関係は、実施の形態１における圧電部材１６ａと誘電体層１３ｂとの関係と同様のものから選択することができる。
そして、誘電体層３４ｂの層構成としては、例えば図１２（ａ）に示す構成例のように平坦な構成することができ、また、例えば図１２（ｂ）〜（ｄ）に示す各変形例のように凹凸を有する構成とすることができる。
ここで、例えば図１２（ｂ）に示す第１の変形例では、誘電体層３４ｂに、面に沿って直交する方向に複数の溝部３４ｃが形成されている。そして、この第１の変形例では、深さ方向に誘電体層３４ｂを貫くように各溝部３４ｃが形成されており、この部位には圧電部材３４ａ（第２面）が露出している。したがって、図１２（ａ）に示す例において、誘電体層３４ｂは島状化している。
また、例えば図１２（ｃ）に示す第２の変形例では、誘電体層３４ｂに、面に沿って一方向に複数の溝部３４ｃが形成されている。そして、この第２の変形例では、深さ方向に誘電体層３４ｂを貫かないように各溝部３４ｃが形成されており、この部位には誘電体層３４ｂが露出している。
さらに、例えば図１２（ｄ）に示す第３の変形例では、誘電体層３４ｂに、面に沿って複数の孔部３４ｄが形成されている。なお、この第４の構成例では、深さ方向に誘電体層３４ｂを貫くように各溝部３４ｃが形成されており、この部位には圧電部材３４ａ（第２面）が露出している。
そして、本実施の形態では、圧電部材３４ａに対し、スパッタ法等の成膜手法を用いて誘電体層３４ｂを積層することで、圧電素子３４を得ている。したがって、圧電素子３４では、圧電部材３４ａと誘電体層３４ｂとが接合することで一体化している。なお、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示す、凹凸を有する誘電体層３４ｂを形成する場合は、スパッタ時に、スパッタターゲットと成膜対象となる圧電部材３４ａとの間に、シリコンや金属で構成されたステンシルマスク（孔の開いた板）を配置する手法を用いるとよい。このような手法を採用することにより、凹凸を形成するための、成膜後のエッチング工程（ドライエッチングあるいはウェットエッチング）が不要となり、製造工程が簡略化される。
［圧力検出装置における電気的な接続構造］
ではここで、本実施の形態の圧力検出装置９における電気的な接続構造について説明しておく。より具体的に説明すると、ここでは、圧電素子３４に設けられた圧電部材３４ａから、電荷信号を得るための電気的な経路について説明を行う。なお、上述したように、本実施の形態の圧電部材３４ａでは、後端側となる第１面が電荷を出力する出力極として、先端側となる第２面が接地を取る接地極として、それぞれ機能している。すなわち、実施の形態１の圧電部材１６ａでは、外部から圧力を受ける側が電荷の出力面（第１面）となっていたのに対し、本実施の形態の圧電部材３４ａでは、外部から圧力を受ける側が接地面（第２面）となっている点が異なる。
ではここで、本実施の形態の圧力検出装置９における電気的な接続構造について説明しておく。より具体的に説明すると、ここでは、圧電素子３４に設けられた圧電部材３４ａから、電荷信号を得るための電気的な経路について説明を行う。なお、上述したように、本実施の形態の圧電部材３４ａでは、後端側となる第１面が電荷を出力する出力極として、先端側となる第２面が接地を取る接地極として、それぞれ機能している。すなわち、実施の形態１の圧電部材１６ａでは、外部から圧力を受ける側が電荷の出力面（第１面）となっていたのに対し、本実施の形態の圧電部材３４ａでは、外部から圧力を受ける側が接地面（第２面）となっている点が異なる。
（電荷経路）
圧電素子３４に設けられた圧電部材３４ａの第１面（後端側）には、金属製の後端側電極部材３６が接触している。また、後端側電極部材３６は、金属製の接続部材３９と接触しており、接続部材３９は金属製の伝導部材４２と接触している。さらに、伝導部材４２は、金属製の入力側第１接続ピン４５と接触しており、入力側第１接続ピン４５は、回路基板４１に設けられた金属製の入力側信号端子（図示せず）と接触している。このように、本実施の形態では、圧電部材３４ａの第１面から電荷を取り出すための経路となる「電荷経路」が、後端側電極部材３６→接続部材３９→伝導部材４２→入力側第１接続ピン４５、によって構成される。
圧電素子３４に設けられた圧電部材３４ａの第１面（後端側）には、金属製の後端側電極部材３６が接触している。また、後端側電極部材３６は、金属製の接続部材３９と接触しており、接続部材３９は金属製の伝導部材４２と接触している。さらに、伝導部材４２は、金属製の入力側第１接続ピン４５と接触しており、入力側第１接続ピン４５は、回路基板４１に設けられた金属製の入力側信号端子（図示せず）と接触している。このように、本実施の形態では、圧電部材３４ａの第１面から電荷を取り出すための経路となる「電荷経路」が、後端側電極部材３６→接続部材３９→伝導部材４２→入力側第１接続ピン４５、によって構成される。
（接地経路）
圧電素子３４に設けられた圧電部材３４ａの第２面（先端側）には、無機絶縁材料製の誘電体層３４ｂが接触している。また、誘電体層３４ｂには、金属製の先端側電極部材３５が接触しており、先端側電極部材３５は、金属製のダイアフラムヘッド３３と接触している。ここで、ダイアフラムヘッド３３は、溶接により、先端側筐体３１、後端側筐体３２および支持部材３８（すべて金属製）と一体化した筐体を構成している。さらに、後端側筐体３２は、金属製の入力側第２接続ピン４６と接触しており、入力側第２接続ピン４６は、回路基板４１に設けられた金属製の入力側接地端子（図示せず）と接触している。ここで、筐体のうち、後端側筐体３２の外周面に設けられた雄ねじ３２ａは、圧力検出装置９を内燃機関１に取り付けた（ねじ込んだ）際に、シリンダヘッド４に設けられた貫通孔の内壁（雌ねじ）に接触する。そして、シリンダヘッド４あるいはシリンダヘッド４と電気的に接続されたシリンダブロック２は、内燃機関１の装着対象（例えば自動車のボデー）に接続されることで接地される。このように、本実施の形態では、各圧電部材３４ａの第２面から接地を取るための経路となる「接地経路」が、誘電体層３４ｂ→先端側電極部材３５→ダイアフラムヘッド３３→先端側筐体３１→後端側筐体３２（支持部材３８）→入力側第２接続ピン４６、によって構成される。なお、本実施の形態の場合、後端側筐体３２に金属製の固定部材５１が接触していることから、実際は、「接地経路」に固定部材５１も含まれることになる。
圧電素子３４に設けられた圧電部材３４ａの第２面（先端側）には、無機絶縁材料製の誘電体層３４ｂが接触している。また、誘電体層３４ｂには、金属製の先端側電極部材３５が接触しており、先端側電極部材３５は、金属製のダイアフラムヘッド３３と接触している。ここで、ダイアフラムヘッド３３は、溶接により、先端側筐体３１、後端側筐体３２および支持部材３８（すべて金属製）と一体化した筐体を構成している。さらに、後端側筐体３２は、金属製の入力側第２接続ピン４６と接触しており、入力側第２接続ピン４６は、回路基板４１に設けられた金属製の入力側接地端子（図示せず）と接触している。ここで、筐体のうち、後端側筐体３２の外周面に設けられた雄ねじ３２ａは、圧力検出装置９を内燃機関１に取り付けた（ねじ込んだ）際に、シリンダヘッド４に設けられた貫通孔の内壁（雌ねじ）に接触する。そして、シリンダヘッド４あるいはシリンダヘッド４と電気的に接続されたシリンダブロック２は、内燃機関１の装着対象（例えば自動車のボデー）に接続されることで接地される。このように、本実施の形態では、各圧電部材３４ａの第２面から接地を取るための経路となる「接地経路」が、誘電体層３４ｂ→先端側電極部材３５→ダイアフラムヘッド３３→先端側筐体３１→後端側筐体３２（支持部材３８）→入力側第２接続ピン４６、によって構成される。なお、本実施の形態の場合、後端側筐体３２に金属製の固定部材５１が接触していることから、実際は、「接地経路」に固定部材５１も含まれることになる。
（電荷経路と接地経路との関係）
本実施の形態の圧力検出装置９では、電荷経路と接地経路とが、環状絶縁部材３７、被覆部材４３、密封部材４４およびエアギャップ等を用いて、電気的に絶縁されている。また、本実施の形態では、電荷経路が、接地経路の内側に収容された状態で存在している。
本実施の形態の圧力検出装置９では、電荷経路と接地経路とが、環状絶縁部材３７、被覆部材４３、密封部材４４およびエアギャップ等を用いて、電気的に絶縁されている。また、本実施の形態では、電荷経路が、接地経路の内側に収容された状態で存在している。
ここで、本実施の形態では、実施の形態１と同じく、電荷経路を構成する全部材が、導電性を有する材料で構成されている。一方、本実施の形態では、実施の形態１と同じく、接地経路を構成する全部材のうち、誘電体層３４ｂを除く各部材が導電性を有する材料で構成され、誘電体層３４ｂが誘電性（絶縁性）を有する材料で構成されている。
［圧力検出装置による圧力検出動作］
次に、内燃機関１に装着された、圧力検出装置９による圧力検出動作について説明する。
次に、内燃機関１に装着された、圧力検出装置９による圧力検出動作について説明する。
内燃機関１が動作しているとき、燃焼室Ｃ内に発生した燃焼圧の変動が、ダイアフラムヘッド３３を介して、先端側電極部材３５と後端側電極部材３６とに挟まれた圧電素子３４に作用する。このとき、圧電素子３４に設けられた圧電部材３４ａは、燃焼圧の変動に応じた電荷を発生する。そして、圧電部材３４ａが発生した電荷すなわち電荷信号は、圧電部材３４ａにおける第１面（後端側）から後端側電極部材３６および接続部材３９を介して、伝導部材４２へと伝達される。また、伝導部材４２に伝達された電荷信号は、入力側第１接続ピン４５を介して回路基板４１へと伝達される。このように、圧電部材３４ａが発生した電荷すなわち電荷信号は、「電荷経路」を通って回路基板４１へと伝送される。
一方、圧電素子３４における圧電部材３４ａの第２面（先端側）は、圧電素子３４に設けられた誘電体層３４ｂと、先端側電極部材３５と、筐体（ダイアフラムヘッド３３、先端側筐体３１、後端側筐体３２（支持部材３８））とを介して、シリンダヘッド４に接続（接地）される。また、後端側筐体３２は、入力側第２接続ピン４６を介して回路基板４１に接続されていることから、回路基板４１も、シリンダヘッド４に接続（接地）されている。このように、圧電部材３４ａおよび回路基板４１は、「接地経路」を介して接地される。
そして、回路基板４１では、圧電素子３４から供給されてくる電荷信号に積分処理および増幅処理を施すことで電圧信号へと変換を行う。このようにして得られた電圧信号は、回路基板４１から、出力側第１接続ピン４７（信号電極）および出力側第２接続ピン４８（接地電極）を介して、内燃機関１の動作を制御する制御装置（図示せず）に伝送される。
［実施の形態２のまとめ］
本実施の形態の圧力検出装置９は、後端側筐体３２に設けられた雄ねじ３２ａを介して、内燃機関１のシリンダヘッド４に直接取り付けられている。この内燃機関１が例えば自動車に搭載されている場合、クラクション、ヘッドライトおよびワイパー等で発生したノイズ（電磁ノイズ）が、内燃機関１のシリンダヘッド４に侵入してくる。そして、シリンダヘッド４に侵入してきたノイズは、後端側筐体３２を介して圧力検出装置９側に伝達される。本実施の形態の圧力検出装置９において、後端側筐体３２は、先端側筐体３１やダイアフラムヘッド３３等とともに筐体を構成しており、この筐体は圧力検出装置９の「接地経路」を形成している。このため、内燃機関１のシリンダヘッド４から後端側筐体３２を介して圧力検出装置９内に侵入してきたノイズが、「接地経路」から圧電部材３４ａを介して「電荷経路」に伝達されると、圧電部材３４ａから出力される電荷信号に、内燃機関１側に起因するノイズが重畳されることになってしまう。
本実施の形態の圧力検出装置９は、後端側筐体３２に設けられた雄ねじ３２ａを介して、内燃機関１のシリンダヘッド４に直接取り付けられている。この内燃機関１が例えば自動車に搭載されている場合、クラクション、ヘッドライトおよびワイパー等で発生したノイズ（電磁ノイズ）が、内燃機関１のシリンダヘッド４に侵入してくる。そして、シリンダヘッド４に侵入してきたノイズは、後端側筐体３２を介して圧力検出装置９側に伝達される。本実施の形態の圧力検出装置９において、後端側筐体３２は、先端側筐体３１やダイアフラムヘッド３３等とともに筐体を構成しており、この筐体は圧力検出装置９の「接地経路」を形成している。このため、内燃機関１のシリンダヘッド４から後端側筐体３２を介して圧力検出装置９内に侵入してきたノイズが、「接地経路」から圧電部材３４ａを介して「電荷経路」に伝達されると、圧電部材３４ａから出力される電荷信号に、内燃機関１側に起因するノイズが重畳されることになってしまう。
これに対し、本実施の形態の圧力検出装置９では、「接地経路」に、圧電部材３４ａよりも圧電性が低い誘電体（絶縁体）で構成された誘電体層３４ｂを設けた。これにより、内燃機関１側で生じたノイズの、圧電部材３４ａ側への侵入を抑制することができ、圧電部材３４ａが出力する電荷信号に対するノイズの重畳を抑制することができる。
また、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、圧電素子３４において圧電部材３４ａに積層される誘電体層３４ｂに凹凸を設けた場合、凹凸を設けない場合（図１２（ａ）参照）と比較して、同じ大きさの静電容量を得るために必要な誘電体層３４ｂの厚さを薄くすることができる（凹部に、圧電部材３４ａを構成する圧電体よりも比誘電率が小さい空気が存在することになるため）。その結果、熱膨張率の差異等に起因する、圧電部材３４ａと誘電体層３４ｂの剥離を抑制することができる。
＜その他＞
なお、実施の形態１では、燃料噴射装置７に圧力検出装置８を装着することで、インジェクタユニット６を構成していたが、これに限られるものではない。例えば、点火プラグ５に圧力検出装置８を装着することで、点火プラグユニットを構成するようにしてもかまわない。なお、この場合には、点火プラグ５の点火（スパーク）時に発生するノイズの、電荷信号への侵入を抑制することが可能となる。
なお、実施の形態１では、燃料噴射装置７に圧力検出装置８を装着することで、インジェクタユニット６を構成していたが、これに限られるものではない。例えば、点火プラグ５に圧力検出装置８を装着することで、点火プラグユニットを構成するようにしてもかまわない。なお、この場合には、点火プラグ５の点火（スパーク）時に発生するノイズの、電荷信号への侵入を抑制することが可能となる。
また、実施の形態１では、リア筐体１３（実際にはリア筐体本体１３ａ）に誘電体層１３ｂを形成していたが、これに限られるものではない。例えば、実施の形態２と同様に、リア筐体１３側ではなく、第１圧電素子１６１〜第３圧電素子１６３を構成する各圧電部材１６ａの背面側に、誘電体層１３ｂを形成してもかまわない。
さらに、実施の形態２では、圧電素子３４（実際には圧電部材３４ａ）に誘電体層３４ｂを形成していたが、これに限られるものではない。例えば、実施の形態１と同様に、圧電素子３４側ではなく、先端側電極部材３５における先端側第２円柱部３５ｂの後端側に、誘電体層３４ｂを形成してもかまわない。
また、実施の形態１では、誘電体層１３ｂの厚さを一定としていたが、これに限られるものではない。例えば、実施の形態２と同様に、誘電体層１３ｂに溝部や孔部等を設けることにより、凹凸を設けてもかまわない。
さらに、実施の形態２では、誘電体層３４ｂに溝部３４ｃあるいは孔部３４ｄを設けることで、誘電体層３４ｂに凹凸を形成していたが、これに限られるものではない。例えば、溝部３４ｃおよび孔部３４ｄの両者を設けてもよいし、溝部３４ｃや孔部３４ｄ以外の形状にて凹部を形成してもよい。また、誘電体層３４ｂに設ける凹凸の形状は、規則的でなくてもよい。
さらに、実施の形態１では圧電部材１６ａに誘電体層１３ｂを接触させ、また、実施の形態２では圧電部材３４ａに誘電体層３４ｂを接触させていたが、これに限られるものではない。すなわち、「接地経路」に誘電体層１３ｂあるいは誘電体層３４ｂが直列に接続されていればよい。例えば実施の形態２記載の圧力検出装置９では、ダイアフラムヘッド３３における受圧部３２ｂの後端と、先端側電極部材３５における先端側第１円柱部３５ａの先端との間に、誘電体層を設けてもよい。
さらにまた、実施の形態１では圧電部材１６ａの電荷の出力面（第１面）を前面側に配置し、実施の形態２では圧電部材３４ａの電荷の出力面（第１面）を後端側に配置していたが、これに限られるものではない。すなわち、実施の形態１記載の圧力検出装置８において、圧電部材１６ａの電荷の出力面（第１面）を背面側に配置してもよいし、実施の形態２記載の圧力検出装置９において、圧電部材３４ａの電荷の出力面（第１面）を先端側に配置してもよい。ただし、この場合は、誘電体層１３ｂあるいは誘電体層３４ｂを形成する位置が、それぞれ反対側となる。
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
本発明者は、実施の形態１で説明した圧力検出装置８を用いて、試験および評価を行った。より具体的に説明すると、本発明者は、誘電体層１３ｂの有無やその厚さを異ならせた複数の圧力検出装置８を作製し、得られた各圧力検出装置８のそれぞれを燃料噴射装置７に取り付けることで、インジェクタユニット６を得た。なお、インジェクタユニット６は、一つの燃料噴射装置７に対し各圧力検出装置８を付け替えることで、複数のインジェクタユニット６としている。そして、これら各インジェクタユニット６に対し、燃料噴射装置７の駆動に伴って生じる電磁波が、圧力検出装置８の出力（電荷信号）に与える影響について評価を行った。
本発明者は、実施の形態１で説明した圧力検出装置８を用いて、試験および評価を行った。より具体的に説明すると、本発明者は、誘電体層１３ｂの有無やその厚さを異ならせた複数の圧力検出装置８を作製し、得られた各圧力検出装置８のそれぞれを燃料噴射装置７に取り付けることで、インジェクタユニット６を得た。なお、インジェクタユニット６は、一つの燃料噴射装置７に対し各圧力検出装置８を付け替えることで、複数のインジェクタユニット６としている。そして、これら各インジェクタユニット６に対し、燃料噴射装置７の駆動に伴って生じる電磁波が、圧力検出装置８の出力（電荷信号）に与える影響について評価を行った。
［各実施例および比較例の構成］
表１は、各実施例（実施例１〜３）および比較例のそれぞれで用いた、圧力検出装置８における圧電部材１６ａおよび誘電体層１３ｂの構成（材料および厚さ）を示している。
表１は、各実施例（実施例１〜３）および比較例のそれぞれで用いた、圧力検出装置８における圧電部材１６ａおよび誘電体層１３ｂの構成（材料および厚さ）を示している。
では、各実施例（実施例１〜３）および比較例の共通点および相違点について、説明を行う。
実施例１〜３および比較例のそれぞれにおいて、圧電部材１６ａには、厚さ１．２（ｍｍ）のランガテイト（Ｌａ３Ｇａ５．５Ｔａ０．５Ｏ１４）単結晶を用いた。また、実施例１〜４のそれぞれにおいて、誘電体層１３ｂには、非晶質シリカ（ＳｉＯ２）を用いた。そして、誘電体層１３ｂの厚さは、実施例１では０．５（μｍ）、実施例２では１．０（μｍ）、実施例３では２．０（μｍ）とした。一方、比較例では、誘電体層１３ｂを設けなかった。したがって、比較例の圧力検出装置８では、各圧電部材１６ａの背面側に、直接、金属製のリア筐体本体１３ａが接触していることになる。
実施例１〜３および比較例のそれぞれにおいて、圧電部材１６ａには、厚さ１．２（ｍｍ）のランガテイト（Ｌａ３Ｇａ５．５Ｔａ０．５Ｏ１４）単結晶を用いた。また、実施例１〜４のそれぞれにおいて、誘電体層１３ｂには、非晶質シリカ（ＳｉＯ２）を用いた。そして、誘電体層１３ｂの厚さは、実施例１では０．５（μｍ）、実施例２では１．０（μｍ）、実施例３では２．０（μｍ）とした。一方、比較例では、誘電体層１３ｂを設けなかった。したがって、比較例の圧力検出装置８では、各圧電部材１６ａの背面側に、直接、金属製のリア筐体本体１３ａが接触していることになる。
このように、実施例１〜３および比較例は、圧電部材１６ａを厚さ１．２（ｍｍ）のランガテイト単結晶で構成している点で共通する。ただし、実施例１〜３は誘電体層１３ｂを有しているのに対し、比較例は誘電体層１３ｂを有していない点で相違する。また、実施例１〜３は、誘電体層１３ｂを非晶質シリカで構成している点で共通する。ただし、実施例１〜３は、誘電体層１３ｂの厚さが異なっている点で相違する。
なお、実施例１〜３のそれぞれにおいて、誘電体層１３ｂは、スパッタ法を用いて形成した。また、実施例１〜３および比較例のそれぞれにおいて、筐体（フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体本体１３ａ、受圧リング１４、内部リング１７）は、ステンレスで構成した。
また、実施例１〜３および比較例のそれぞれにおいて、圧力検出装置８とともにインジェクタユニット６を構成する燃料噴射装置７には、ソレノイドを内蔵するものを用いた。
表２は、各実施例（実施例１〜３）における圧電部材１６ａと誘電体層１３ｂとの関係を示している。
各実施例において、圧電部材１６ａは、上述したようにランガテイト（Ｌａ３Ｇａ５．５Ｔａ０．５Ｏ１４）単結晶で構成され、誘電体層１３ｂは、上述したように非晶質シリカで構成される。ここで、圧電部材１６ａはバルクであり、誘電体層１３ｂは薄膜である。
また、中心線方向の厚さを比較すると、圧電部材１６ａは大きく（厚く）、誘電体層１３ｂは小さい（薄い）。さらに、圧電性を比較すると、圧電部材１６ａは高く、誘電体層１３ｂは低い。なお、誘電体層１３ｂとして非晶質シリカを用いた場合、誘電体層１３ｂの圧電性はほぼない。さらにまた、圧電性を示す尺度である電気機械結合係数を比較すると、圧電部材１６ａは大きく、誘電体層１３ｂは小さい。そして、比誘電率を比較すると、圧電部材１６ａは大きく、誘電体層１３ｂは小さい。
また、中心線方向の厚さを比較すると、圧電部材１６ａは大きく（厚く）、誘電体層１３ｂは小さい（薄い）。さらに、圧電性を比較すると、圧電部材１６ａは高く、誘電体層１３ｂは低い。なお、誘電体層１３ｂとして非晶質シリカを用いた場合、誘電体層１３ｂの圧電性はほぼない。さらにまた、圧電性を示す尺度である電気機械結合係数を比較すると、圧電部材１６ａは大きく、誘電体層１３ｂは小さい。そして、比誘電率を比較すると、圧電部材１６ａは大きく、誘電体層１３ｂは小さい。
［評価方法］
次に、今回用いた評価方法について説明を行う。
ここでは、まず、インジェクタユニット６を構成する燃料噴射装置７に対し、燃料の噴射時と同じ手順でソレノイドの駆動を行った。ここで、ソレノイドの駆動は、ソレノイドを構成するソレノイドコイルに、駆動電流を供給することによって行った。また、この間、インジェクタユニット６を構成する圧力検出装置８の出力（電荷信号）の測定を行った。このとき、圧力検出装置８の受圧リング１４には、外部から圧力を加えないようにした。なお、今回は、圧力検出装置８に増幅器（図示せず）を接続しておき、増幅器の出力を測定するようにした。
次に、今回用いた評価方法について説明を行う。
ここでは、まず、インジェクタユニット６を構成する燃料噴射装置７に対し、燃料の噴射時と同じ手順でソレノイドの駆動を行った。ここで、ソレノイドの駆動は、ソレノイドを構成するソレノイドコイルに、駆動電流を供給することによって行った。また、この間、インジェクタユニット６を構成する圧力検出装置８の出力（電荷信号）の測定を行った。このとき、圧力検出装置８の受圧リング１４には、外部から圧力を加えないようにした。なお、今回は、圧力検出装置８に増幅器（図示せず）を接続しておき、増幅器の出力を測定するようにした。
［評価結果］
続いて、上述した評価方法に基づく評価結果について説明を行う。
図１３は、各実施例および比較例の評価結果を示す図である。ここで、図１３（ａ）は実施例１に、図１３（ｂ）は実施例２に、図１３（ｃ）は実施例３に、図１３（ｄ）は比較例に、それぞれ対応している。なお、図１３（ａ）〜（ｄ）のそれぞれにおいて、横軸は時間である。また、実線は燃料噴射装置７のソレノイドコイルを駆動する信号（ソレノイド駆動信号）を、破線はソレノイド駆動信号にしたがってソレノイドコイルに実際に流れる電流（ソレノイド駆動電流）を、それぞれ示している。さらに、一点鎖線は増幅器が出力する増幅後の電圧（アンプ出力電圧）を示している。
続いて、上述した評価方法に基づく評価結果について説明を行う。
図１３は、各実施例および比較例の評価結果を示す図である。ここで、図１３（ａ）は実施例１に、図１３（ｂ）は実施例２に、図１３（ｃ）は実施例３に、図１３（ｄ）は比較例に、それぞれ対応している。なお、図１３（ａ）〜（ｄ）のそれぞれにおいて、横軸は時間である。また、実線は燃料噴射装置７のソレノイドコイルを駆動する信号（ソレノイド駆動信号）を、破線はソレノイド駆動信号にしたがってソレノイドコイルに実際に流れる電流（ソレノイド駆動電流）を、それぞれ示している。さらに、一点鎖線は増幅器が出力する増幅後の電圧（アンプ出力電圧）を示している。
図１３（ａ）〜（ｄ）から、各実施例および比較例において、ソレノイド駆動信号が立ち下がるタイミングに合わせてソレノイド駆動電流が流れ始め、ソレノイド駆動信号が立ち上がるタイミングに合わせてソレノイド駆動電流が流れ終わることが分かる。ここで、図１３（ａ）〜（ｄ）から明らかなように、ソレノイド駆動電圧およびソレノイド駆動電流の波形は、各実施例および比較例に関わらず、ほぼ同じである。これは、各実施例および比較例の各インジェクタユニット６において、同じ燃料噴射装置７を用いたことに起因するものである。なお、以下の説明においては、ソレノイド駆動信号が立ち下がってから次に立ち上がるまでの間を、「ソレノイド駆動期間」と称することがある。
次に、各実施例および比較例の各アンプ出力電圧の比較を行う。なお、今回の評価方法では、圧力検出装置８の受圧リング１４に外部から圧力を加えていないことから、ソレノイド駆動期間およびその前後の期間でアンプ出力電圧が変動しない（一定に維持される）ことが、最も望ましい状態である。
例えば図１３（ｄ）に示す比較例の場合、ソレノイド駆動期間のアンプ出力電圧が、その前後の期間よりも低下していることがわかる。これは、燃料噴射装置７の駆動に起因する電磁波が、圧力検出装置８の出力（電荷信号）にノイズとして重畳されていることに起因するものである。これに対し、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す各実施例の場合、ソレノイド駆動期間にアンプ出力電圧の低下が生じていること自体は比較例と同じであるが、その低下のレベルは、比較例よりも小さいことがわかる。これらより、圧力検出装置８に、各実施例のように誘電体層１３ｂを設けることで、比較例のように誘電体層１３ｂを設けない場合と比較して、電荷信号に重畳されるノイズを低減できることが理解される。なお、以下の説明においては、ソレノイド駆動期間の前後のアンプ出力電圧の大きさと、ソレノイド駆動期間におけるアンプ出力電圧の最小値との差を、「ＩＮＪ（インジェクタ）ドライブノイズ」と称する。
図１４は、各実施例および比較例の誘電体層厚さとＩＮＪドライブノイズとの関係を説明するための図である。図１４は、図１３（ａ）〜（ｄ）に示す結果に基づいて得たものである。ここで、図１４（ａ）は、各実施例および比較例の誘電体層１３ｂの厚さ（誘電体層厚さ）とＩＮＪドライブノイズとの関係を図表化して示したものであり、図１４（ｂ）はこの関係をグラフ図化して示したものである。
図１４（ａ）に示すように、誘電体層１３ｂを設けない比較例の場合、ＩＮＪドライブノイズの大きさは１１．９１（ｍＶ）であった。また、厚さ０．５（μｍ）の誘電体層１３ｂを設けた実施例１の場合、ＩＮＪドライブノイズの大きさは５．７３（ｍＶ）であった。さらに、厚さ１．０（μｍ）の誘電体層１３ｂを設けた実施例２の場合、ＩＮＪドライブノイズの大きさは４．２７（ｍＶ）であった。さらにまた、厚さ２．０（μｍ）の誘電体層１３ｂを設けた実施例３の場合、ＩＮＪドライブノイズの大きさは３．４９（ｍＶ）であった。このように、ＩＮＪドライブノイズの大きさは、比較例→実施例１→実施例２→実施例３の順で小さくなっている。すなわち、図１４（ｂ）からも明らかなように、圧力検出装置８に設ける誘電体層１３ｂをより厚くすることで、誘電体層１３ｂをより薄くした場合と比較して、ＩＮＪドライブノイズを低減できることが理解される。
［圧電部材および誘電体層とＩＮＪドライブノイズとの関係］
では、圧電部材１６ａの接地経路側に誘電体層１３ｂを設けることによって、ＩＮＪドライブノイズを低減できる理由について説明を行う。
図１５（ａ）は比較例の圧電部材１６ａの静電容量および発生電荷を説明するための図であり、図１５（ｂ）は実施例の圧電部材１６ａおよび誘電体層１３ｂの静電容量および発生電荷を説明するための図である。なお、実施例において、圧電部材１６ａと誘電体層１３ｂとは、直列接続されているものとする。
では、圧電部材１６ａの接地経路側に誘電体層１３ｂを設けることによって、ＩＮＪドライブノイズを低減できる理由について説明を行う。
図１５（ａ）は比較例の圧電部材１６ａの静電容量および発生電荷を説明するための図であり、図１５（ｂ）は実施例の圧電部材１６ａおよび誘電体層１３ｂの静電容量および発生電荷を説明するための図である。なお、実施例において、圧電部材１６ａと誘電体層１３ｂとは、直列接続されているものとする。
以下の説明においては、圧電部材１６ａの静電容量を圧電体静電容量Ｃ１（Ｆ）と称し、圧電部材１６ａの発生電荷を圧電体発生電荷Ｑ１（Ｃ）と称する。また、誘電体層１３ｂの静電容量を誘電体静電容量Ｃ２（Ｆ）と称し、誘電体層１３ｂの発生電荷を誘電体発生電荷Ｑ２（Ｃ）と称する。さらに、実施例において直列接続された、圧電部材１６ａおよび誘電体層１３ｂの静電容量を合成静電容量Ｃ１２（Ｆ）と称し、圧電部材１６ａおよび誘電体層１３ｂの発生電荷を合成発生電荷Ｑ１２（Ｃ）と称する。なお、上述したように、誘電体層１３ｂは、圧電部材１６ａよりも圧電性が低い材料で構成されており、特に実施例の誘電体層１３ｂは、圧電性を有しない非晶質シリカで構成されていることから、誘電体発生電荷Ｑ２は、ほぼ０となる（Ｑ２≒０）。したがって、合成発生電荷Ｑ１２は、ほぼ圧電体発生電荷Ｑ１と等しくなる（Ｑ１２≒Ｑ１）。また、直列接続における合成静電容量Ｃ１２は、Ｃ１２＝Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）で表される。
ではここで、本発明者が行った実験について説明を行う。
本発明者は、上記比較例で用いた、誘電体層１３ｂを有しない圧力検出装置８を含むインジェクタユニット６において、圧力検出装置８の接地経路（具体的にはリア筐体本体１３ａ）に対し、静電容量が異なるコンデンサを接続した。そして、それぞれにおいて、燃料噴射装置７の駆動に伴って生じる電磁波と、ＩＮＪドライブノイズとの関係について調査を行った。なお、ここでいうコンデンサの静電容量は、図１５に示す圧電部材１６ａおよび誘電体層１３ｂの合成静電容量Ｃ１２（Ｆ）に対応するものとなっており、コンデンサを接続した圧力検出装置８は、誘電体層１３ｂを設けたものと、接地経路が実質的に同じ構成となっている。
本発明者は、上記比較例で用いた、誘電体層１３ｂを有しない圧力検出装置８を含むインジェクタユニット６において、圧力検出装置８の接地経路（具体的にはリア筐体本体１３ａ）に対し、静電容量が異なるコンデンサを接続した。そして、それぞれにおいて、燃料噴射装置７の駆動に伴って生じる電磁波と、ＩＮＪドライブノイズとの関係について調査を行った。なお、ここでいうコンデンサの静電容量は、図１５に示す圧電部材１６ａおよび誘電体層１３ｂの合成静電容量Ｃ１２（Ｆ）に対応するものとなっており、コンデンサを接続した圧力検出装置８は、誘電体層１３ｂを設けたものと、接地経路が実質的に同じ構成となっている。
続いて、上述した実験の結果について説明を行う。
図１６（ａ）は、圧電部材１６ａおよびコンデンサの合成静電容量と、ＩＮＪドライブノイズとの関係を示す図である。図１６（ａ）において、横軸は圧電部材１６ａおよびコンデンサの合成静電容量（ｐＦ）であり、縦軸はＩＮＪドライブノイズ（ｍＶｐｐ（ピークトゥピーク値））である。
図１６（ａ）は、圧電部材１６ａおよびコンデンサの合成静電容量と、ＩＮＪドライブノイズとの関係を示す図である。図１６（ａ）において、横軸は圧電部材１６ａおよびコンデンサの合成静電容量（ｐＦ）であり、縦軸はＩＮＪドライブノイズ（ｍＶｐｐ（ピークトゥピーク値））である。
図１６（ａ）に示すように、圧電部材１６ａおよびコンデンサの合成静電容量が小さくなるほど、ＩＮＪドライブノイズが小さくなっていることがわかる。ここで、圧電部材１６ａの静電容量Ｃ１が一定であることから、圧電部材１６ａおよびコンデンサの合成静電容量が小さいということは、コンデンサの静電容量が小さいということであり、誘電体層１３ｂの厚さが大きい（厚い）ことに対応している（∵Ｃ２＝εＳ／ｄ（Ｃ２：誘電体静電容量、ε：誘電率、Ｓ：面積、ｄ：距離（誘電体層１３ｂの厚さ））。したがって、図１６（ａ）に示す結果より、誘電体層１３ｂの厚さを大きく（厚く）することで、その静電容量すなわち誘電体静電容量Ｃ２を小さくするほど、ＩＮＪドライブノイズを低減できることが理解される。
また、図１６（ｂ）は、圧電体静電容量Ｃ１に対する合成静電容量Ｃ１２の割合（Ｃ１２／Ｃ１（％））と、各静電容量のコンデンサを接続した圧力検出装置８のアンプ出力電圧Ｖ１２に対する、コンデンサを接続しない圧力検出装置８のアンプ出力電圧Ｖ１の割合（Ｖ１２／Ｖ１（％））との関係を示している。なお、ここでいう合成静電容量Ｃ１２は、圧電体静電容量Ｃ１と、誘電体静電容量Ｃ２に対応するコンデンサの静電容量とを用いて求めたものである。
図１６（ｂ）に示すように、Ｃ１２／Ｃ１が小さくなるほど、Ｖ１２／Ｖ１が小さくなっていることがわかる。ここで、Ｃ１２／Ｃ１が１００％に近いということは、誘電体静電容量Ｃ２が圧電体静電容量Ｃ１よりも著しく大きいこと（Ｃ２≫Ｃ１）、換言すれば、コンデンサに対応する誘電体層１３ｂの厚さが大きい（厚い）ことに対応している。また、Ｃ１２／Ｃ１が０％に近いということは、圧電体静電容量Ｃ１が誘電体静電容量Ｃ２よりも著しく大きいこと（Ｃ１≫Ｃ２）、換言すれば、コンデンサに対応する誘電体層１３ｂの厚さが小さい（薄い）ことに対応している（∵Ｃ１２＝Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）、Ｃ２＝εＳ／ｄ）。一方、Ｖ１２／Ｖ１が１００％に近いということは、誘電体層１３ｂに対応するコンデンサを接続した場合に、圧電部材１６ａから得られる出力の低下が小さいことを意味する。また、Ｖ１２／Ｖ１が０％に近いということは、誘電体層１３ｂに対応するコンデンサを接続した場合に、圧電部材１６ａから得られる出力の低下が大きいことを意味する。
図１６（ｂ）より、Ｃ１２／Ｃ１が３０％以上であれば、Ｖ１２／Ｖ１が９０％以上となること、換言すれば、コンデンサに対応する誘電体層１３ｂを設けた場合であっても、その出力の低下を抑制できることが理解される。ここで、上述した合成静電容量Ｃ１２の式より、Ｃ１２／Ｃ１を３０％以上とするためには、圧電体静電容量Ｃ１と誘電体静電容量Ｃ２とがＣ２≧０．５×Ｃ１の関係を有すること、換言すれば、誘電体静電容量Ｃ２が、圧電体静電容量Ｃ１の５０％以上であるとよいことがわかる。したがって、例えば圧電体静電容量Ｃ１が１．０（ｐＦ）の場合、誘電体静電容量Ｃ２（ｐＦ）を０．５（ｐＦ）以上とすることにより、これらの合成静電容量Ｃ１２を０．３（ｐＦ）以上とすることができることになる。
図１７は、非晶質シリカを誘電体層１３ｂに用いた場合の、誘電体層１３ｂの厚さ（μｍ）と誘電体静電容量（ｐＦ）との関係を示す図である。
図１７より、非晶質シリカを誘電体層１３ｂに用いた場合、誘電体層１３ｂの厚さが５．０（μｍ）以下であれば、その誘電体静電容量Ｃ２（ｐＦ）が０．５（ｐＦ）以上となることがわかる。
図１７より、非晶質シリカを誘電体層１３ｂに用いた場合、誘電体層１３ｂの厚さが５．０（μｍ）以下であれば、その誘電体静電容量Ｃ２（ｐＦ）が０．５（ｐＦ）以上となることがわかる。
なお、誘電体層１３ｂの厚さの上限は、上述した静電容量の関係では特定できない。ただし、誘電体層１３ｂを薄膜で構成する場合、誘電体層１３ｂの積層対象となるリア筐体本体１３ａからの剥離を生じにくくするという観点からは、１０μｍ程度までとすることが望ましい。
１…内燃機関、２…シリンダブロック、３…ピストン、４…シリンダヘッド、５…点火プラグ、６…インジェクタユニット、７…燃料噴射装置、８、９…圧力検出装置、１０…センサユニット、１１…フロント外側筐体、１２…フロント内側筐体、１３…リア筐体、１３ａ…リア筐体本体、１３ｂ…誘電体層、１４…受圧リング、１５…圧力伝達リング、１５ａ…圧力伝達リング本体、１５ｂ…出力電極層、１６…圧電素子群、１６ａ…圧電部材、１６ｂ…フロント側電極、１７…内部リング、２０…伝送ユニット、３０…センサ部、３１…先端側筐体、３２…後端側筐体、３３…ダイアフラムヘッド、３４…圧電素子、３４ａ…圧電部材、３４ｂ…誘電体層、３４ｃ…溝部、３４ｄ…孔部、３５…先端側電極部材、３６…後端側電極部材、３７…環状絶縁部材、３８…支持部材、３９…接続部材、４０…信号処理部、５０…保持部
Claims (7)
- 第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、当該第１面と当該第２面とにかかる圧力に応じた電荷を出力する圧電部材と、
導電性を有し且つ前記圧電部材の前記第１面に接触する第１導電部材と、
導電性を有し且つ前記圧電部材の前記第２面に対向する第２導電部材と、
誘電性および前記圧電部材よりも低い電気機械結合係数を有し且つ当該圧電部材の前記第２面と前記第２導電部材とに接触する誘電部材と
を含み、
前記圧電部材を介した前記第１導電部材と前記誘電部材との間の静電容量をＣ１、前記圧電部材および前記誘電部材を介した前記第１導電部材と前記第２導電部材との間の合成静電容量をＣ１２とした場合に、Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される割合が２０％〜５０％である圧力検出装置。 - 前記Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される割合が３０％〜５０％である、請求項１に記載の圧力検出装置。
- 前記誘電部材は、非晶質で構成されることを特徴とする請求項１または２記載の圧力検出装置。
- 前記誘電部材の比誘電率が、前記圧電部材の比誘電率よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の圧力検出装置。
- 第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、当該第１面と当該第２面とにかかる圧力に応じた電荷を出力する圧電部材と、
導電性を有し且つ前記圧電部材の前記第１面に接触する第１導電部材と、
導電性を有し且つ前記圧電部材の前記第２面に対向する第２導電部材と、
誘電性および前記圧電部材よりも低い電気機械結合係数を有し且つ当該圧電部材の前記第２面と前記第２導電部材とに接触する誘電部材と
を含み、
前記誘電部材のうち、前記圧電部材または前記第２導電部材と接触する部位には、凹凸が設けられていることを特徴とする圧力検出装置。 - 第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、当該第１面と当該第２面とにかかる圧力に応じた電荷を出力する圧電部材と、
前記圧電部材の前記第１面に接続され、前記電荷を伝送する伝送部材と、
前記圧電部材の前記第２面に接続され、当該圧電部材を接地する接地部材と、
誘電性を有し且つ前記接地部材による接地経路内に設けられ、前記圧電部材に直列接続される誘電部材と
を含み、
前記圧電部材を介した前記伝送部材と前記誘電部材との間の静電容量をＣ１、前記圧電部材および前記誘電部材を介した前記伝送部材と前記接地部材との間の合成静電容量をＣ１２とした場合に、Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される割合が２０％〜５０％である圧力検出装置。 - 第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、当該第１面と当該第２面とにかかる圧力に応じた電荷を出力する圧電部材と、
当該圧電部材の前記第２面に接触する第１面と当該第１面に対向する第２面とを備え、誘電性および前記圧電部材よりも低い電気機械結合係数を有し且つ当該圧電部材の前記第２面に接合される誘電部材と
を含み、
前記圧電部材の前記第１面に第１導電部材を接触させたときの前記圧電部材を介した前記第１導電部材と前記誘電部材との間の静電容量をＣ１、前記誘電部材の前記第２面に第２導電部材を接触させたときの前記圧電部材および前記誘電部材を介した前記第１導電部材と前記第２導電部材との間の合成静電容量をＣ１２とした場合に、Ｃ１２／Ｃ１の数式で表される割合が２０％〜５０％である圧電素子。
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