JP7429513B2 - 圧力検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧力検出装置に関する。

内燃機関等の燃焼室内の圧力を検出する圧力検出装置として、圧電性を有する圧電体を使用したものが提案されている。

特許文献１には、筒状のハウジングと、ハウジングの先端側すなわち燃焼室側に設けられるダイアフラムヘッドと、ハウジング内の軸方向であってダイアフラムヘッドの後端側に配置され、ダイアフラムを介して作用する圧力を検知する圧電素子とを備えた圧力検出装置が記載されている。

また、特許文献２には、ダイアフラムヘッドの後端側に圧力センサを設けるとともに、ダイアフラムヘッドの先端側には複数の薄板を並べてなる熱保護素子を設け、熱保護素子を構成する薄板間の隙間（長孔）を介してダイアフラムヘッドに燃焼ガスを供給することで、ダイアフラムヘッドに対する熱入力を低減することが記載されている。

特開２００６－３５０８０１号公報 米国特許第８９１９２０３号明細書

ここで、外部からの圧力を受けるダイアフラムヘッド（受圧部材）に対するガスの熱量（温度）を低減するための部材を設ける構成を採用した場合、この部材自体が、供給されるガスの温度変化に応じて熱膨張したり熱収縮したりすることになる。そして、熱膨張および熱収縮に伴ってこの部材に塑性変形が生じた場合には、内燃機関等の測定対象に対する圧力検出装置の取り付け精度が低下するおそれがあった。
本発明は、測定対象に対する取り付け精度の低下を抑制することが可能な圧力検出装置を提供することを目的とする。

本発明の圧力検出装置は、一端側から他端側へと向かって移動する流体の圧力を受ける受圧部材と、前記受圧部材の前記他端側に設けられ、当該受圧部材が受けた前記圧力に応じた電気信号を出力する圧電素子と、前記受圧部材の前記一端側で当該受圧部材と非接触に設けられ、外部から供給される前記流体の温度を低減させながら当該受圧部材に供給する温度低減部材と、前記受圧部材の前記一端側且つ前記温度低減部材の前記他端側で当該受圧部材および当該温度低減部材の両者に接触して設けられ、当該温度低減部材の塑性変形を抑制する変形抑制部材とを含んでいる。
このような圧力検出装置において、前記変形抑制部材は、前記温度低減部材よりも熱膨張率が低いことを特徴とすることができる。
また、前記変形抑制部材は、前記温度低減部材よりもヤング率が小さいことを特徴とすることができる。
また、前記温度低減部材は、金属で構成されるとともに、前記一端側から前記他端側へと向かう複数の貫通孔を有しており、前記変形抑制部材は、金属で構成されるとともに、前記受圧部材の周縁部および前記温度低減部材の周縁部と接触する枠状を呈し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、一端側から他端側へと向かって移動する流体の圧力を受ける受圧部材と、前記受圧部材の前記他端側に設けられ、当該受圧部材が受けた前記圧力に応じた電気信号を出力する圧電素子と、前記受圧部材の前記一端側に設けられ、外部から供給される前記流体の温度を低減させながら当該受圧部材に供給する供給部材とを備え、前記供給部材は、前記流体が通過する孔が設けられるとともに、対象となる被突当部材に突き当てられる突当部が設けられた本体部と、前記突当部の前記他端側と前記受圧部材の前記一端側との間で当該受圧部材に接触して設けられ、前記本体部の塑性変形を抑制する抑制部とを有することを特徴としている。

本発明によれば、測定対象に対する取り付け精度の低下を抑制することが可能な圧力検出装置を提供することができる。

実施の形態に係る圧力検出システムの概略構成図である。 圧力検出装置の側面図である。 圧力検出装置の断面図（図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図）である。 圧力検出装置の先端側（図３のＩＶ領域）の拡大断面図である。 緩衝機構部の分解斜視図である。 （ａ）～（ｃ）は、第１緩衝部材の構成を説明するための図である。 （ａ）～（ｃ）は、第２緩衝部材の構成を説明するための図である。

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。
［圧力検出システムの構成］
図１は、実施の形態に係る圧力検出システム１の概略構成図である。
この圧力検出システム１は、内燃機関１０における燃焼室Ｃ内の圧力（燃焼圧）を検出する圧力検出装置２０と、圧力検出装置２０に対する給電を行うとともに圧力検出装置２０が検出した圧力に基づいて内燃機関１０の動作を制御する制御装置１００と、圧力検出装置２０と制御装置１００とを電気的に接続する接続ケーブル９０とを備えている。

ここで、圧力の検出対象となる内燃機関１０は、内部にシリンダが形成されたシリンダブロック１１と、シリンダ内を往復運動するピストン１２と、シリンダブロック１１に締結されてピストン１２等とともに燃焼室Ｃを構成するシリンダヘッド１３とを有している。また、シリンダヘッド１３には、燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔１３ａが設けられている。そして、この連通孔１３ａに圧力検出装置２０の先端側を挿入するとともに、圧力検出装置２０をシリンダヘッド１３に固定することで、内燃機関１０に対して圧力検出装置２０を取り付けている。ここで、内燃機関１０を構成するシリンダブロック１１、ピストン１２およびシリンダヘッド１３は、鋳鉄やアルミニウム等、導電性を有する金属材料で構成されている。

［圧力検出装置の構成］
図２は、圧力検出装置２０の側面図である。また、図３は、圧力検出装置２０の断面図（図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図）である。さらに、図４は、圧力検出装置２０の先端側（図３のＩＶ領域）の拡大断面図である。なお、図４には、圧力検出装置２０の取付対象となるシリンダヘッド１３の要部を、併せて示している。さらにまた、図５は、圧力検出装置２０を構成する緩衝機構部８０（詳細は後述する）の分解斜視図である。ただし、図５には、緩衝機構部８０とともに圧力検出装置２０を構成するダイアフラムヘッド３２（詳細は後述する）も、併せて示している。

圧力検出装置２０は、全体として筒状を呈するとともに外部に露出するように設けられる筐体部３０と、圧力を検出するための各種機構を含み、ほぼ全体が筐体部３０の内部に収容されるとともに一部が外部に露出するように設けられる検出機構部４０と、筐体部３０の外周面に取り付けられるシール部７０と、筐体部３０の一端側（図２においては筐体部３０の左側）に取り付けられる緩衝機構部８０とを有している。そして、圧力検出装置２０は、図１に示す内燃機関１０に対し、図２における左側（緩衝機構部８０側）が燃焼室Ｃ（図１では下側）を向くとともに、図２における右側（接続ケーブル９０側）が外部（図１では上側）を向くように取り付けられる。なお、以下の説明では、図２において、図中左に向かう側を圧力検出装置２０の「先端側」と称し、図中右に向かう側を圧力検出装置２０の「後端側」と称する。また、以下の説明では、図２等に一点鎖線で示す圧力検出装置２０の中心線方向を、単に「中心線方向」と称する。

ここで、本実施の形態では、「先端側」が「一端側」に、「後端側」が「他端側」に、それぞれ対応している。

（筐体部の構成）
筐体部３０は、先端外部筐体３１と、先端外部筐体３１の先端側に取り付けられたダイアフラムヘッド３２と、先端外部筐体３１の後端側に取り付けられた中間外部筐体３３と、中間外部筐体３３の後端側に取り付けられた後端外部筐体３４とを備えている。また、筐体部３０は、先端外部筐体３１の内側であってダイアフラムヘッド３２の後端側に取り付けられた第１内部筐体３５と、先端外部筐体３１の内側であって第１内部筐体３５の後端側に取り付けられた第２内部筐体３６とをさらに備えている。

〔先端外部筐体〕
先端外部筐体３１は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。先端外部筐体３１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鋼等の金属材料によって構成されている。このような金属材料としては、例えば析出硬化系のステンレス鋼として知られるＳＵＳ６３０や、例えばオーステナイト系の耐熱鋼（耐熱合金）として知られるＳＵＨ６６０を例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種金属または各種合金（各種ステンレス鋼、各種耐熱鋼あるいは各種耐熱合金）等を採用することができる。

ここで、先端外部筐体３１の外周面には雄ねじ（図示せず）が形成されている。また、図１に示すシリンダヘッド１３に設けられた連通孔１３ａの内壁には、先端外部筐体３１に設けられた上記雄ねじと締結可能な雌ねじ（図示せず）が設けられている。なお、連通孔１３ａのうち、上述した雌ねじが設けられている部位よりも先端側となる領域には、特に図４に示すように段差部１３ｂ（被突当部材の一例）が設けられている。その結果、連通孔１３ａ内では、段差部１３ｂよりも先端側となる部位の内径が、段差部１３ｂよりも後端側となる部位の内径よりも小さく（狭く）なっている。

〔ダイアフラムヘッド〕
受圧部材の一例としてのダイアフラムヘッド３２は、全体として円板状を呈する部材である。ダイアフラムヘッド３２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。このような金属材料としては、例えば析出硬化系のステンレス鋼として知られるＳＵＳ６３０や、例えばオーステナイト系の耐熱鋼（耐熱合金）として知られるＳＵＨ６６０を例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種金属または各種合金（各種ステンレス鋼、各種耐熱鋼あるいは各種耐熱合金等）を採用することができる。なお、この例では、ダイアフラムヘッド３２を、先端外部筐体３１と同じ材料（例えばＳＵＳ６３０）で構成している。

ダイアフラムヘッド３２は、特に図４および図５に示すように、先端側における中央部に表面中央凹部３２ｂが形成されるとともに、外部（燃焼室Ｃ側）に露出することで圧力を受ける圧力受面（表面）３２ａを有している。また、ダイアフラムヘッド３２は、圧力受面３２ａの裏側となる裏面を環状に切り欠くことによって形成された裏面環状凹部３２ｃと、裏面環状凹部３２ｃの存在により、結果として圧力受面３２ａの中央部（表面中央凹部３２ｂの形成部位）から後端側に突出する裏面中央凸部３２ｄとを有している。さらに、ダイアフラムヘッド３２は、圧力受面３２ａの裏面における周縁部を環状に切り欠くことによって形成された裏面環状平坦部３２ｅと、裏面環状凹部３２ｃおよび裏面環状平坦部３２ｅの存在により、結果として裏面中央凸部３２ｄの周囲から後端側に突出する裏面環状凸部３２ｆとを有している。さらにまた、ダイアフラムヘッド３２は、凹状の圧力受面３２ａを設けた結果として、圧力受面３２ａの全周縁から先端側に突出する表面環状凸部３２ｇを有している。この表面環状凸部３２ｇは、裏面環状平坦部３２ｅの反対側（表側）に位置している。なお、別の観点からみれば、ダイアフラムヘッド３２の先端側は、その中央部を円形状に切り欠くことによって形成された表面環状凸部３２ｇおよび圧力受面３２ａと、圧力受面３２ａの中央部をさらに切り欠くことによって形成された表面中央凹部３２ｂとを有しているもの、とみなすこともできる。

ダイアフラムヘッド３２は、先端外部筐体３１における先端側の開口部を塞ぐように設けられている。より具体的に説明すると、ダイアフラムヘッド３２の裏面環状平坦部３２ｅに、先端外部筐体３１の先端側が突き当たっている。そして、ダイアフラムヘッド３２と先端外部筐体３１との境界部には、外周面の一周にわたってレーザ溶接が施されている。

ここで、本実施の形態のダイアフラムヘッド３２は、最も薄手となる裏面環状凹部３２ｃの周辺が外力に応じて伸縮することにより、ばねとして機能するようになっている。そして、ダイアフラムヘッド３２は、燃焼室Ｃ等から受けた圧力（外圧）に伴って振動するようになっている。

〔中間外部筐体〕
中間外部筐体３３は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。中間外部筐体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で構成されている。このような金属材料としては、例えばフェライト系のステンレス鋼として知られるＳＵＳ４３０ＬＸを例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種金属または各種合金（各種ステンレス鋼、各種耐熱鋼あるいは各種耐熱合金）等を採用することができる。なお、この例では、中間外部筐体３３を、先端外部筐体３１とは異なる材料（例えばＳＵＳ４３０ＬＸ）で構成している。

中間外部筐体３３の先端側は、先端外部筐体３１の後端側にはめ込まれるようになっている。そして、中間外部筐体３３と先端外部筐体３１との境界部には、外周面の一周にわたってレーザ溶接が施されている。

〔後端外部筐体〕
後端外部筐体３４は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。後端外部筐体３４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で構成されている。このような金属材料としては、例えばフェライト系のステンレス鋼として知られるＳＵＳ４３０ＬＸを例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種金属または各種合金（各種ステンレス鋼、各種耐熱鋼あるいは各種耐熱合金等）を採用することができる。なお、この例では、後端外部筐体３４を、中間外部筐体３３と同じ材料（例えばＳＵＳ４３０ＬＸ）で構成している。

後端外部筐体３４の先端側は、中間外部筐体３３の後端側にはめ込まれるようになっている。そして、後端外部筐体３４と中間外部筐体３３との境界部には、外周面の一周にわたってレーザ溶接が施されている。

〔第１内部筐体〕
第１内部筐体３５は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。第１内部筐体３５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で構成されている。このような金属材料としては、例えば析出硬化系のステンレス鋼として知られるＳＵＳ６３０や、例えばオーステナイト系の耐熱鋼（耐熱合金）として知られるＳＵＨ６６０を例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種金属または各種合金（各種ステンレス鋼、各種耐熱鋼あるいは各種耐熱合金等）を採用することができる。なお、この例では、第１内部筐体３５を、ダイアフラムヘッド３２と同じ材料（例えばＳＵＳ６３０）で構成している。また、第１内部筐体３５とダイアフラムヘッド３２とを、異なる材料により構成してもよい。

第１内部筐体３５の先端側は、ダイアフラムヘッド３２の後端側に突き当たるようになっている。より具体的に説明すると、第１内部筐体３５の先端側に位置する面が、ダイアフラムヘッド３２における裏面環状凸部３２ｆの後端側の面に突き当たるようになっている。このとき、第１内部筐体３５における先端側の一部の領域は、ダイアフラムヘッド３２における裏面環状凹部３２ｃの内部に位置している。そして、第１内部筐体３５とダイアフラムヘッド３２との境界部には、外周面の一周にわたってレーザ溶接が施されている。

〔第２内部筐体〕
第２内部筐体３６は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。第２内部筐体３６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で構成されている。このような金属材料としては、例えば析出硬化系のステンレス鋼として知られるＳＵＳ６３０や、例えばオーステナイト系の耐熱鋼（耐熱合金）として知られるＳＵＨ６６０を例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種金属または各種合金（各種ステンレス鋼、各種耐熱鋼あるいは各種耐熱合金等）を採用することができる。なお、この例では、第２内部筐体３６を、第１内部筐体３５と同じ材料（例えばＳＵＳ６３０）で構成している。

第２内部筐体３６の先端側は、第１内部筐体３５における後端側の内部に収容されるようになっている。また、第２内部筐体３６の先端側の面が、第２絶縁部材５２（詳細は後述する）の後端側の面に突き当たるようになっている。このとき、第２内部筐体３６の後端側は、第１内部筐体３５の後端側に露出するようになっている。そして、第２内部筐体３６と第１内部筐体３５との境界部には、外周面の一周にわたってレーザ溶接が施されている。

（検出機構部の構成）
検出機構部４０は、圧電素子４１と、先端電極部材４２と、先端絶縁部材４３と、後端電極部材４４と、後端絶縁部材４５とを備えている。また、検出機構部４０は、第１コイルバネ４６と、伝導部材４７と、保持部材４８と、加圧部材４９と、絶縁チューブ５０とを備えている。さらに、検出機構部４０は、第１絶縁部材５１と、第２絶縁部材５２と、支持部材５３と、第２コイルバネ５４とを備えている。さらにまた、検出機構部４０は、第１収容部材５５と、第２収容部材５６と、回路内蔵部材５７と、接続部材５８と、閉塞部材５９と、第３絶縁部材６０とを備えている。

〔圧電素子〕
圧電素子４１は、全体として円柱状を呈する部材である。圧電素子４１は、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を備えている。圧電素子４１は、先端外部筐体３１（および第１内部筐体３５）の内側に配置されている。

ここで、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加えると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生することをいう。したがって、この例では、中心線方向に沿う圧力の変化に応じて、圧電素子４１の先端側の面と後端側の面とに、発生した電荷による信号（電荷信号）が出力されることになる。

次に、圧電素子４１に圧電横効果を利用した場合を例示する。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加えると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生することをいう。薄板状に薄く形成した圧電体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。圧電素子４１で使用可能な圧電体としては、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使用することを例示することができる。また、圧電素子４１で用いる圧電体としては、上述した無機材料で構成された単結晶（無機単結晶）を用いるとよく、特にランガサイト系単結晶を用いることが望ましい。

〔先端電極部材〕
先端電極部材４２は、全体として円柱状を呈する部材である。先端電極部材４２は、導電性を有するとともに耐熱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。このような金属材料としては、例えば析出硬化系のステンレス鋼として知られるＳＵＳ６３０や、例えばオーステナイト系の耐熱鋼（耐熱合金）として知られるＳＵＨ６６０を例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種金属または各種合金（各種ステンレス鋼、各種耐熱鋼あるいは各種耐熱合金等）を採用することができる。なお、この例では、先端電極部材４２を、ダイアフラムヘッド３２と同じ材料（例えばＳＵＳ６３０）で構成している。先端電極部材４２は、先端外部筐体３１の内側且つ圧電素子４１の先端側に配置されており、先端電極部材４２の後端側の面が、圧電素子４１の先端側の面と接触するようになっている。この例において、先端電極部材４２の先端側の面、後端側の面および外周面には、特に金めっき等は施されておらず、先端電極材料を構成する金属材料の地肌がそのまま露出している。

〔先端絶縁部材〕
先端絶縁部材４３は、全体として円柱状を呈する部材である。先端絶縁部材４３は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。先端絶縁部材４３は、先端外部筐体３１の内側且つ先端電極部材４２の先端側に配置されており、先端絶縁部材４３の後端側の面が、先端電極部材４２の先端側の面と接触するようになっている。一方、先端絶縁部材４３の先端側の面は、ダイアフラムヘッド３２に設けられた裏面中央凸部３２ｄの後端側の面と接触するようになっている。

〔後端電極部材〕
後端電極部材４４は、全体として円柱状を呈する部材である。後端電極部材４４は、導電性を有するとともに耐熱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。このような金属材料としては、例えば析出硬化系のステンレス鋼として知られるＳＵＳ６３０や、例えばオーステナイト系の耐熱鋼（耐熱合金）として知られるＳＵＨ６６０を例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種金属または各種合金（各種ステンレス鋼、各種耐熱鋼あるいは各種耐熱合金等）を採用することができる。なお、この例では、後端電極部材４４を、先端電極部材４２と同じ材料（例えばＳＵＳ６３０）で構成している。後端電極部材４４は、先端外部筐体３１の内側且つ圧電素子４１の後端側に配置されており、後端電極部材４４の先端側の面が、圧電素子４１の後端側の面と接触するようになっている。この例において、後端電極部材４４の後端側の面および外周面には、金めっきが施されている。これに対し、後端電極部材４４の先端側の面すなわち圧電素子４１の後端側と接する面には、特に金めっき等は施されておらず、後端電極部材４４を構成する金属材料の地肌がそのまま露出している。

〔後端絶縁部材〕
後端絶縁部材４５は、中空構造を有し且つ全体として環状（円筒状）を呈する部材である。後端絶縁部材４５は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。後端絶縁部材４５は、先端外部筐体３１の内側且つ後端電極部材４４の後端側に配置されており、後端絶縁部材４５の先端側の面が、後端電極部材４４の後端側の面と接触するようになっている。なお、この例では、後端絶縁部材４５を、先端絶縁部材４３と同じ材料（例えばアルミナセラミックス）で構成している。

〔第１コイルバネ〕
第１コイルバネ４６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ようになっている。第１コイルバネ４６は、導電性を有するとともに耐熱性が高いリン青銅等の金属材料によって構成されており、その表面には金めっきが施されている。第１コイルバネ４６は、先端外部筐体３１の内側に配置されている。より具体的に説明すると、第１コイルバネ４６の先端側は、後端絶縁部材４５に設けられた貫通孔の内部に配置されており、その先端が、後端電極部材４４の後端側の面と接触するようになっている。一方、第１コイルバネ４６の後端側は、後端絶縁部材４５の後端側に飛び出している。

〔伝導部材〕
伝導部材４７は、全体として棒状を呈する部材である。伝導部材４７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おり、その表面には金めっきが施されている。伝導部材４７は、最も先端側に位置する先端棒状部４７１と、先端棒状部４７１の後端側に位置する中間棒状部４７２と、中間棒状部４７２の後端側に位置する後端棒状部４７３とを有している。また、伝導部材４７では、先端棒状部４７１、中間棒状部４７２および後端棒状部４７３の順で、外径が大きくなっている。伝導部材４７は、先端外部筐体３１の内側に配置されている。より具体的に説明すると、伝導部材４７の先端側すなわち先端棒状部４７１の先端側は、第１コイルバネ４６の後端側に挿入されており、後端絶縁部材４５の内部に配置されている。ただし、先端棒状部４７１の先端は、第１コイルバネ４６とは異なり、後端電極部材４４の後端側の面と接触していない。このとき、第１コイルバネ４６の後端は、伝導部材４７における先端棒状部４７１と中間棒状部４７２との境界部（段差部）に突き当たっている。なお、この例では、第１コイルバネ４６と伝導部材４７とが、レーザ溶接によって接合され、一体化している。以上の手順により、第１コイルバネ４６は、後端電極部材４４と伝導部材４７とに挟まれることで、中心線方向に圧縮された状態となっている。一方、伝導部材４７のうちの中間棒状部４７２および後端棒状部４７３は、後端絶縁部材４５の後端側に飛び出している。

〔保持部材〕
保持部材４８は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。保持部材４８は、絶縁性を有するＰＰＳ（Polyphenylenesulfide：ポリフェニレンサルファイド）あるいはＰＰＴ（Polypropylene Terephthalate：ポリプロピレンテレフタレート）等の合成樹脂材料によって構成されている。保持部材４８は、最も先端側に位置する先端部と、先端部の後端側に位置する中間部と、中間部の後端側に位置する後端部とを有している。保持部材４８では、先端部、中間部および後端部の順で、外径が大きくなっている。保持部材４８は、先端外部筐体３１の内側と中間外部筐体３３の内側とに跨がって配置されている。そして、保持部材４８の内部には、上記伝導部材４７が収容され、保持されている。より具体的に説明すると、保持部材４８は、伝導部材４７の後端側すなわち後端棒状部４７３の後端側を内部に収容している。以上の手順により、伝導部材４７のうち、先端棒状部４７１および中間棒状部４７２と、後端棒状部４７３の先端側とが、保持部材４８の先端側に飛び出している。一方、保持部材４８の後端には、後端側から先端側に向かう凹部が形成されている。また、伝導部材４７と保持部材４８とは、圧入（すきまばめ）により一体化している。

〔加圧部材〕
加圧部材４９は、中空構造（貫通孔）を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。加圧部材４９は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料で構成されている。このような金属材料としては、例えば析出硬化系のステンレス鋼として知られるＳＵＳ６３０や、例えばオーステナイト系の耐熱鋼（耐熱合金）として知られるＳＵＨ６６０を例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種金属または各種合金（各種ステンレス鋼、各種耐熱鋼あるいは各種耐熱合金等）を採用することができる。なお、この例では、加圧部材４９を、ダイアフラムヘッド３２と同じ材料（例えばＳＵＳ６３０）で構成している。加圧部材４９は、先端外部筐体３１の内側であって、第１内部筐体３５の内側と第２内部筐体３６の内側とに跨がって配置されている。

加圧部材４９に設けられた貫通孔の内部には、圧電素子４１、先端電極部材４２、後端電極部材４４、後端絶縁部材４５、第１コイルバネ４６等が収容されている。そして、加圧部材４９に設けられた貫通孔の先端側の内側且つ後端側の面が、先端電極部材４２の先端側の面と接触するようになっている。また、加圧部材４９に設けられた貫通孔の先端側の開口部には、先端絶縁部材４３が配置されている。

ここで、本実施の形態の加圧部材４９は、最も薄手となる先端側の側部が外力に応じて伸縮することにより、ばねとして機能するようになっている。そして、加圧部材４９は、支持部材５３等とともに圧電素子４１に予荷重を付与するようになっている。

〔絶縁チューブ〕
絶縁チューブ５０は、中心線方向に沿って２つの開口部が設けられることによる中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。また、本実施の形態の絶縁チューブ５０は、絶縁性を有する材料によって構成されている。そして、本実施の形態の絶縁チューブ５０は、先端側から順に、先端電極部材４２、圧電素子４１、後端電極部材４４および後端絶縁部材４５を、自身の内側に収容し且つ接触しながら固定することで、自身とともにこれらを一体化（モジュール化）する機能を有している。

ここで、絶縁チューブ５０を構成する材料としては、絶縁性を有するものであれば有機、無機を問わず各種材料から選定して差し支えないが、モジュール化を容易にするという観点からすれば、熱収縮性を有する有機材料（例えば合成樹脂材料）すなわち熱収縮チューブを用いることが望ましい。

絶縁チューブ５０は、先端外部筐体３１の内側であって、加圧部材４９の内側に配置されている。そして、絶縁チューブ５０の先端側の面が、加圧部材４９に設けられた貫通孔の先端側の内側且つ後端側の面と、空隙を介して対峙するようになっている。絶縁チューブ５０の内部には、先端電極部材４２の後端側と、圧電素子４１および後端電極部材４４と、後端絶縁部材４５の先端側とが収容されている。換言すれば、先端電極部材４２の先端側は、絶縁チューブ５０の先端よりも先端側に突出しており、後端絶縁部材４５の後端側は、絶縁チューブ５０の後端よりも後端側に突出している。

〔第１絶縁部材〕
第１絶縁部材５１は、全体として環状を呈する部材である。第１絶縁部材５１は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。第１絶縁部材５１は、先端外部筐体３１の内側であって、第１内部筐体３５の内側且つ加圧部材４９の外側に配置されている。そして、第１絶縁部材５１における先端側の面が、第１内部筐体３５の内側に設けられた段差部の後端側の面と接触し、第１絶縁部材５１における後端側の面が、加圧部材４９の外周面に全周にわたって設けられた突起（リブ）の先端側の面と接触するようになっている。なお、この例では、第１絶縁部材５１を、後端絶縁部材４５と同じ材料（例えばアルミナセラミックス）で構成している。

〔第２絶縁部材〕
第２絶縁部材５２は、全体として環状を呈する部材である。第２絶縁部材５２は、上記第１絶縁部材５１と同様に、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。第２絶縁部材５２は、先端外部筐体３１の内側であって、第１内部筐体３５の内側且つ加圧部材４９の外側に配置されている。また、第２絶縁部材５２は、第１絶縁部材５１の後端側に配置される。そして、第２絶縁部材５２における先端側の面が、加圧部材４９の外周面に全周にわたって設けられた突起（リブ）の後端側の面と接触し、第２絶縁部材５２における後端側の面が、第２内部筐体３６の先端側の面と接触するようになっている。なお、本実施の形態では、第２絶縁部材５２として、上記第１絶縁部材５１と同一寸法のものを用いている。また、この例では、第２絶縁部材５２を、第１絶縁部材５１と同じ材料（例えばアルミナセラミックス）で構成している。

〔支持部材〕
支持部材５３は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。支持部材５３は、導電性を有するとともに耐熱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。このような金属材料としては、例えば析出硬化系のステンレス鋼として知られるＳＵＳ６３０や、例えばオーステナイト系の耐熱鋼（耐熱合金）として知られるＳＵＨ６６０を例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種金属または各種合金（各種ステンレス鋼、各種耐熱鋼あるいは各種耐熱合金等）を採用することができる。なお、この例では、支持部材５３を、加圧部材４９と同じ材料（例えばＳＵＳ６３０）で構成している。支持部材５３は、先端外部筐体３１の内側であって、その先端側が加圧部材４９の内側に配置されている。ただし、支持部材５３の後端側は、加圧部材４９の後端から飛び出した状態となっている。そして、支持部材５３の先端側の面が、後端絶縁部材４５の後端側の面と接触するようになっている。また、支持部材５３と加圧部材４９との境界部には、外周面の一周にわたってレーザ溶接が施されている。支持部材５３の内部には、第１コイルバネ４６の後端側と、伝導部材４７および保持部材４８の各先端側とが収容されている。

〔第２コイルバネ〕
第２コイルバネ５４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ようになっている。第２コイルバネ５４は、導電性を有するとともに耐熱性が高いリン青銅等の金属材料によって構成されており、その表面には金めっきが施されている。なお、この例では、第２コイルバネ５４を、第１コイルバネ４６と同じ材料（例えばリン青銅）で構成している。第２コイルバネ５４は、先端外部筐体３１の内側に配置されている。より具体的に説明すると、第２コイルバネ５４の先端側は、支持部材５３の後端側且つ外周面の外側に配置されており、その先端が、加圧部材４９の後端側の面と接触するようになっている。第２コイルバネ５４の内側には、伝導部材４７、保持部材４８および支持部材５３と、第１収容部材５５の先端側とが配置されている。

〔第１収容部材〕
第１収容部材５５は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。第１収容部材５５は、導電性を有する真ちゅうやステンレス等の金属材料によって構成されており、その表面には金めっきが施されている。

第１収容部材５５は、先端外部筐体３１の内側に配置されている。より具体的に説明すると、第１収容部材５５の先端側は、支持部材５３の後端側と対峙しており、その外周面の外側には、第２コイルバネ５４が対峙している。そして、第１収容部材５５における先端側の段差部の先端側の面には、第２コイルバネ５４の後端が突き当たっている。以上の手順により、第２コイルバネ５４は、加圧部材４９と第１収容部材５５とに挟まれることで、中心線方向に圧縮された状態となっている。第１収容部材５５に設けられた貫通孔の内部には、伝導部材４７および保持部材４８の先端部が収容されている。

〔第２収容部材〕
第２収容部材５６は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。第２収容部材５６は、上記第１収容部材５５と同様に、導電性を有する真ちゅうやステンレス等の金属材料によって構成されており、その表面には金めっきが施されている。

第２収容部材５６は、先端外部筐体３１の内側と中間外部筐体３３の内側とに跨がって配置されている。より具体的に説明すると、第２収容部材５６の先端側は、第１収容部材５５内に収容されている。また、第２収容部材５６に設けられた貫通孔の内部には、保持部材４８の中間部および後端部が収容されている。そして、第１収容部材５５と第２収容部材５６とは、圧入（しまりばめ）およびレーザ溶接により一体化している。

〔回路内蔵部材〕
回路内蔵部材５７は、特に図３に示すように、圧電素子４１が出力する微弱な電荷による電気信号に、電子回路を用いた各種処理を施す回路基板５７１と、回路基板５７１を内部に収容することで回路基板５７１を封止する封止部５７２とを備えている。回路内蔵部材５７は、中間外部筐体３３の内側であって、後端側の一部を除くほぼ全域が、第２収容部材５６の内側に配置されている。特に、回路基板５７１は、その全域が第２収容部材５６の内側に配置されている。また、回路内蔵部材５７の先端側は、保持部材４８の後端側に設けられた凹部にはめ込まれるようになっている。そして、回路内蔵部材５７の先端側に設けられた金属板（電極端子）が、伝導部材４７の後端側と接触するようになっている。また、回路内蔵部材５７の外周面に設けられた金属板（電極端子）が、第２収容部材５６の内周面と接触するようになっている。

〔接続部材〕
接続部材５８は、全体として柱状を呈する部材である。接続部材５８は、絶縁性を有するＰＰＳあるいはＰＰＴ等の合成樹脂材料によって構成された基材と、導電性を有する銅等の金属材料で構成された配線および端子等を含んでいる。接続部材５８は、中間外部筐体３３の内側と後端外部筐体３４の内側とに跨がって配置されている。なお、接続部材５８のうち、中間外部筐体３３あるいは後端外部筐体３４と対峙する部位（外周面）は、合成樹脂材料で構成されており、この部位に金属材料を露出させないようにしている。接続部材５８の先端側には、回路内蔵部材５７の後端側が対峙しており、回路内蔵部材５７に設けられた金属板（電極端子）が、接続部材５８に設けられた端子にはめ込まれるようになっている。また、接続部材５８の後端側には、接続ケーブル９０を構成する電源線９１、信号線９２および接地線９３（これらの詳細は後述する）の先端側に露出するそれぞれの導体部が挿入されている。そして、中間外部筐体３３と接続部材５８とは、圧入（しまりばめ）により一体化している。

〔閉塞部材〕
閉塞部材５９は、全体として柱状を呈する部材である。ただし、閉塞部材５９には、中心線方向に沿って３つの貫通孔が形成されている。閉塞部材５９は、絶縁性を有するゴム材料で構成されている。閉塞部材５９は、その先端側が後端外部筐体３４の内側に配置され、その後端側が後端外部筐体３４の後端よりも外側に飛び出している。閉塞部材５９の先端側は、接続部材５８の後端側と対峙している。また、閉塞部材５９に設けられた３つの貫通孔には、上述した電源線９１、信号線９２および接地線９３が挿入されている。そして、後端外部筐体３４と閉塞部材５９とは、圧入（しまりばめ）により一体化している。

〔第３絶縁部材〕
第３絶縁部材６０は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。ただし、第３絶縁部材６０は、先端側に設けられた円筒状の部位と、後端側に設けられた円環状部の部位とを一体化した構造を有している。第３絶縁部材６０は、絶縁性を有するＰＰＳ等の合成樹脂材料によって構成されている。第３絶縁部材６０は、先端外部筐体３１の内側と中間外部筐体３３の内側とに跨がって配置されている。より具体的に説明すると、第３絶縁部材６０の先端側は、先端外部筐体３１の内側に配置されており、第３絶縁部材６０の後端側は、中間外部筐体３３の内側に配置されている。そして、第３絶縁部材６０における円筒状の部位の外周面は、先端外部筐体３１における後端側の内周面と対峙している。また、第３絶縁部材６０における円環状の部位の先端側の面は、先端外部筐体３１の後端側の面と接触するようになっている。一方、第３絶縁部材６０における円筒状部の部位の内周面は、第１収容部材５５の外周面と、第２収容部材５６の外周面とに対峙している。また、第３絶縁部材６０における円環状の部位の後端側の面は、第２収容部材５６と接触するようになっている。

（シール部の構成）
シール部７０は、特に図２および図３に示すように、相対的に先端側に位置する第１シール部材７１と、相対的に後端側に位置する第２シール部材７２とを備えている。

〔第１シール部材〕
第１シール部材７１は、全体として環状を呈する部材であり、この例では、断面が四角形状を呈する角リングで構成されている。第１シール部材７１は、耐熱性および耐酸性が高い、表面に錫めっきを施した銅材によって構成されている。そして、第１シール部材７１は、筐体部３０を構成する先端外部筐体３１の外周面に取り付けられている。

〔第２シール部材〕
第２シール部材７２は、全体として環状を呈する部材であり、この例では、断面が円形状を呈するＯリングで構成されている。第２シール部材７２は、機械的な復元性が高いフッ素ゴム等の合成ゴム材料によって構成されている。そして、第２シール部材７２は、筐体部３０を構成する後端外部筐体３４の外周面に取り付けられている。この第２シール部材７２は、内燃機関１０の外部から水等が侵入することを防止するシール部材の役割を持つとともに、内燃機関１０の動作時や取付環境の振動等に伴って圧力検出装置２０が振動し、シリンダヘッド１３における連通孔１３ａの内面に衝突するのを防止する防振部材としての役割も持つ。そのため、第２シール部材７２には、機械的な復元性が高い材料の中でも特に、復元性の耐熱特性が高く、振動抑制の機能が長寿命であるフッ素ゴム材料が適している。

（緩衝機構部の構成）
供給部材の一例としての緩衝機構部８０は、特に図４および図５に示すように、先端側に配置された第１緩衝部材８１と、第１緩衝部材８１の後端側且つダイアフラムヘッド３２の先端側に配置された第２緩衝部材８２とを備えている。

〔第１緩衝部材〕
図６は、第１緩衝部材８１の構成を説明するための図である。ここで、図６（ａ）は、第１緩衝部材８１を先端側からみた正面図を示している。また、図６（ｂ）は、第１緩衝部材８１を後端側からみた背面図を示している。さらに、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＶＩＣ－ＶＩＣ断面図である。ここでは、図４および図５に加えて図６も参照しながら、第１緩衝部材８１に関する説明を行う。

温度低減部材あるいは本体部の一例としての第１緩衝部材８１は、全体として円盤状を呈する部材である。この第１緩衝部材８１は、円柱状を呈する基部８１１と、円柱状を呈すると共に基部８１１の先端側に設けられ、基部８１１よりも大きな直径を有するフランジ部８１２とを有している。その結果、フランジ部８１２は、全周にわたって基部８１１よりも外側に突出している。また、フランジ部８１２の先端側となる第１緩衝部材８１の表面の中央部には、円形状且つ凹状を呈する表面凹部８１３が設けられており、表面凹部８１３の周囲には、全周にわたって表面凹部８１３を取り囲む表面壁部８１４（突当部の一例）が設けられている。これに対し、基部８１１の後端側となる第１緩衝部材８１の裏面には、円形状且つ平坦状を呈する平坦部８１５が設けられている。そして、第１緩衝部材８１には、先端側となる表面凹部８１３から後端側となる平坦部８１５を貫通する、９つの貫通孔８１６が形成されている。これら９つの貫通孔８１６は、３行３列（３×３）に並べて設けられている。

第１緩衝部材８１は、導電性を有するとともに耐熱性がダイアフラムヘッド３２よりも高い金属材料（超耐熱合金）によって構成されている。このような金属材料としては、例えば鉄基合金系であって、ガンマプライム析出強化型超耐熱合金の一種を例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種超耐熱合金を採用することができる。そして、使用可能な超耐熱合金としては、マトリックス強化型超耐熱合金、炭化物析出強化型超耐熱合金、ガンマプライム析出強化型超耐熱合金を挙げることができる。なお、使用可能な超耐熱合金については、鉄基合金系、ニッケル基合金系、コバルト合金系のいずれであってもよい。

〔第２緩衝部材〕
図７は、第２緩衝部材８２の構成を説明するための図である。ここで、図７（ａ）は、第２緩衝部材８２を先端側からみた正面図を示している。また、図７（ｂ）は、第２緩衝部材８２を後端側からみた背面図を示している。さらに、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＶＩＩＣ－ＶＩＩＣ断面図である。ここでは、図４および図５に加えて図７も参照しながら、第２緩衝部材８２に関する説明を行う。

変形抑制部材あるいは抑制部の一例としての第２緩衝部材８２は、全体として円筒状を呈する部材である。この第２緩衝部材８２は、最も先端側に位置する先端部８２１と、最も後端側であって先端部８２１の裏側に位置する後端部８２２とを有しており、その中央部には、先端側から後端側へと抜ける中空部８２３が設けられている。

第２緩衝部材８２は、導電性を有するとともに耐熱性がダイアフラムヘッド３２よりも高い金属材料（超耐熱合金）によって構成されている。このような金属材料としては、例えば鉄基合金系であって、ガンマプライム析出強化型超耐熱合金の一種を例示することができる。ただし、要求される特性を満たすものであれば、これ以外の各種超耐熱合金を採用することができる。そして、使用可能な超耐熱合金としては、マトリックス強化型超耐熱合金、炭化物析出強化型超耐熱合金、ガンマプライム析出強化型超耐熱合金を挙げることができる。なお、使用可能な超耐熱合金については、鉄基合金系、ニッケル基合金系、コバルト合金系のいずれであってもよい。なお、この例では、第２緩衝部材８２を、第１緩衝部材８１と同じ材料で構成している。

〔第１緩衝部材と第２緩衝部材との関係〕
ここで、図６に示すように、第１緩衝部材８１における基部８１１の外径を第１基部外径Ｄ１１と称し、第１緩衝部材８１におけるフランジ部８１２の外径を第１フランジ部外径Ｄ１２と呼ぶことにする。そして、この例では、『第１基部外径Ｄ１１＜第１フランジ部外径Ｄ１２』である。また、第１緩衝部材８１の軸方向長さ（高さ）を第１高さＨ１０と称し、第１緩衝部材８１における基部８１１の高さを第１基部高さＨ１１と称し、第１緩衝部材８１におけるフランジ部８１２の高さを第１フランジ部高さＨ１２と呼ぶことにする。そして、この例では、『第１高さＨ１０＝第１基部高さＨ１１＋第１フランジ部高さＨ１２』であり、『第１基部高さＨ１１＞第１フランジ部高さＨ１２』である。

これに対し、図７に示すように、第２緩衝部材８２の内径を第２内径Ｄ２１と称し、第２緩衝部材８２の外径を第２外径Ｄ２２と呼ぶことにする。そして、この例では、『第２内径Ｄ２１＜第２外径Ｄ２２』である。また、第２緩衝部材８２の軸方向長さ（高さ）を第２高さＨ２０と呼ぶことにする。

そして、この例では、第１緩衝部材８１の第１フランジ部外径Ｄ１２と、第２緩衝部材８２の第２外径Ｄ２２とが、『第１フランジ部外径Ｄ１２≒第２外径Ｄ２２』なる関係を有している。これに対し、この例では、第１緩衝部材８１の第１基部外径Ｄ１１と、第２緩衝部材８２の第２内径Ｄ２１とが、『第１基部外径Ｄ１１＜第２内径Ｄ２１』なる関係を有している。ただし、第１基部外径Ｄ１１と第２内径Ｄ２１との差分は、１ｍｍ以下程度となっている。

また、この例では、第１緩衝部材８１の第１高さＨ１０と、第２緩衝部材８２の第２高さＨ２０とが、『第１高さＨ１０＞第２高さＨ２０』なる関係を有しており、第１緩衝部材８１の第１基部高さＨ１１と第２緩衝部材８２の第２高さＨ２０とが、『第１基部高さＨ１１＞第２高さＨ２０』なる関係を有している。ただし、第１基部高さＨ１１と第２高さＨ２０との差分は、１ｍｍ以下程度となっている。

本実施の形態では、第２緩衝部材８２の先端側に、第１緩衝部材８１の後端側を挿入することで、第１緩衝部材８１を第２緩衝部材８２にはめ込んでいる。そして、第２緩衝部材８２に設けられた先端部８２１と、第１緩衝部材８１に設けられたフランジ部８１２の後端側とを突き当てた状態で、これら先端部８２１とフランジ部８１２との境界部に対し、外周面の一周にわたってレーザ溶接を施すことで、これらを一体化している。ただし、レーザ溶接が施された状態で、第１緩衝部材８１における基部８１１の外周面と、第２緩衝部材８２の内周面との間には、全周にわたって隙間が存在している（図４も参照）。また、緩衝機構部８０では、第１緩衝部材８１におけるフランジ部８１２の外周面と、第２緩衝部材８２の外周面とが、全周にわたって略面一に近い状態となっている（図４も参照）。

〔緩衝機構部とダイアフラムヘッドとの関係〕
また、本実施の形態では、第２緩衝部材８２における後端部８２２と、ダイアフラムヘッド３２における表面環状凸部３２ｇとを突き当てた状態で、これら後端部８２２と表面環状凸部３２ｇとの境界部に対し、外周面の一周にわたってレーザ溶接を施すことで、これらを一体化している。したがって、この例では、ダイアフラムヘッド３２と第２緩衝部材８２とが接触した状態で固定（溶接）されているとともに、第２緩衝部材８２と第１緩衝部材８１とが接触した状態で固定（溶接）されている。ただし、このとき、第１緩衝部材８１は、ダイアフラムヘッド３２とは直接に接触しないようになっている。より具体的に説明すると、第１緩衝部材８１は、第２緩衝部材８２を介してダイアフラムヘッド３２と一体化しており、第１緩衝部材８１の後端側に設けられた平坦部８１５と、ダイアフラムヘッド３２の先端側に設けられた圧力受面３２ａおよび表面中央凹部３２ｂとは、空間を隔てて対峙している（図４も参照）。

そして、圧力検出装置２０をシリンダヘッド１３に装着した状態において、第１緩衝部材８１の表面壁部８１４は、連通孔１３ａに設けられた段差部１３ｂ（図４参照）に突き当てられるようになっている。

ではここで、緩衝機構部８０（第１緩衝部材８１および第２緩衝部材８２）を構成する材料と、ダイアフラムヘッド３２を構成する材料との関係について説明しておく。
本実施の形態では、緩衝機構部８０およびダイアフラムヘッド３２が、ともに合金材料で構成される。すなわち、第１緩衝部材８１とダイアフラムヘッド３２とが、異なる合金材料で構成され、第２緩衝部材８２とダイアフラムヘッド３２とが、異なる合金材料で構成される。ただし、第１緩衝部材８１、第２緩衝部材８２およびダイアフラムヘッド３２には、鉄基合金（鋼）を用いることが望ましい。また、ダイアフラムヘッド３２については、Ｃｒを１０．５％以上含むステンレス鋼を用いることが望ましい。一方、第１緩衝部材８１および第２緩衝部材８２については、ステンレス鋼ではない鉄基合金（超耐熱合金）を用いることが望ましい。

また、第１緩衝部材８１および第２緩衝部材８２を構成する合金材料については、ダイアフラムヘッド３２を構成する合金材料と比べて、熱膨張率が低いことが望ましく、熱膨張率が半分以下であることがより望ましい。また、第１緩衝部材８１および第２緩衝部材８２を構成する合金材料については、ダイアフラムヘッド３２を構成する合金材料と比べて、ヤング率が小さいことが望ましい。なお、第１緩衝部材８１および第２緩衝部材８２に鉄基合金系であって、ガンマプライム析出強化型超耐熱合金の一種を用い、且つ、ダイアフラムヘッド３２にＳＵＳ６３０（あるいはＳＵＨ６６０）を用いた場合、これら熱膨張率およびヤング率が、上述した関係を満たすことになる。

［接続ケーブルの構成］
接続ケーブル９０は、特に図２および図３に示すように、撚り合わせられた電源線９１、信号線９２および接地線９３と、これら電源線９１、信号線９２および接地線９３の外周を覆う被覆部材（図示せず）とを備えている。ここで、電源線９１、信号線９２および接地線９３は、それぞれ、錫メッキ軟銅撚り線で構成された導体部と、電子線等を用いて架橋構造を強化してなるポリエチレン（架橋ポリエチレン）等で構成されるとともに導体部の外周を被覆して絶縁する絶縁部とを有している。また、被覆部材は、絶縁性を有するゴム材料または樹脂材料で構成されている。なお、接続ケーブル９０には、必要に応じて、電源線９１、信号線９２および接地線９３を遮へいする遮へい体を設けてもかまわない。

［圧力検出装置における電気的な接続構造］
ここで、圧力検出装置２０における電気的な接続構造について説明を行う。
（正の経路）
圧力検出装置２０において、圧電素子４１の後端側の端面（正極）は、後端電極部材４４、第１コイルバネ４６および伝導部材４７と電気的に接続される。また、伝導部材４７は、回路内蔵部材５７に設けられた入力信号端子と電気的に接続される。以下では、圧電素子４１の後端側の面から、後端電極部材４４、第１コイルバネ４６および伝導部材４７を介して、回路基板５７１の入力信号端子に至る電気的な経路を、『正の経路』と称する。

（負の経路）
一方、圧力検出装置２０において、圧電素子４１の先端側の端面（負極）は、先端電極部材４２、加圧部材４９および支持部材５３と電気的に接続される。また、加圧部材４９は、第２コイルバネ５４、第１収容部材５５、第２収容部材５６および回路内蔵部材５７に設けられた入力接地端子と電気的に接続される。以下では、圧電素子４１の先端側の面から、先端電極部材４２、加圧部材４９、支持部材５３、第２コイルバネ５４、第１収容部材５５および第２収容部材５６を介して、回路基板５７１の入力接地端子に至る電気的な経路を、『負の経路』と称する。

（筐体経路）
他方、圧力検出装置２０において、ダイアフラムヘッド３２は、先端外部筐体３１、中間外部筐体３３および後端外部筐体３４と電気的に接続される。また、ダイアフラムヘッド３２は、第１内部筐体３５および第２内部筐体３６と電気的に接続される。さらに、ダイアフラムヘッド３２は、第２緩衝部材８２を介して第１緩衝部材８１と電気的に接続される。以下では、第２内部筐体３６から、第１内部筐体３５、ダイアフラムヘッド３２、先端外部筐体３１、中間外部筐体３３および後端外部筐体３４に至り、また、ダイアフラムヘッド３２から、第２緩衝部材８２および第１緩衝部材８１に至る電気的な経路を、『筐体経路』と称する。なお、圧力検出装置２０を、図１に示す内燃機関１０のシリンダヘッド１３に取り付けた場合、例えば先端外部筐体３１に設けられた雄ねじ（図示せず）が、連通孔１３ａの内周面に設けられた雌ねじ（図示せず）に接触し、また、例えば第１緩衝部材８１に設けられたフランジ部８１２（表面壁部８１４）が、連通孔１３ａに設けられた段差部１３ｂに接触する。このとき、シリンダヘッド１３（およびシリンダブロック１１）と筐体経路とは、略同電位となる。

（正の経路と負の経路との関係）
ここで、本実施の形態の圧力検出装置２０では、正の経路の外側に負の経路が存在している。換言すれば、負の経路の内部に正の経路が収容されている。そして、正の経路と負の経路とは、後端絶縁部材４５、保持部材４８、絶縁チューブ５０および両経路の間に形成されるエアギャップによって、電気的に絶縁されている。

（負の経路と筐体経路との関係）
また、圧力検出装置２０では、負の経路の外側に筐体経路が存在している。換言すれば、筐体経路の内部に負の経路が収容されている。そして、負の経路と筐体経路とは、先端絶縁部材４３、第１絶縁部材５１、第２絶縁部材５２、第３絶縁部材６０および両経路の間に形成されるエアギャップによって、電気的に絶縁されている。

（筐体経路と正の経路との関係）
さらに、圧力検出装置２０では、結果として、正の経路の外側に筐体経路が存在している。換言すれば、筐体経路の内部に正の経路が収容されている。そして、上述したように、正の経路と負の経路とが電気的に絶縁され、且つ、負の経路と筐体経路とが電気的に絶縁されることにより、筐体経路と正の経路とが、電気的に絶縁されていることになる。

［内燃機関に対する圧力検出装置の取付手順］
ではここで、内燃機関１０に対する圧力検出装置２０の取付手順について説明を行う。
まず、内燃機関１０のシリンダヘッド１３に設けられた連通孔１３ａに、内燃機関１０の外部から、その先端側すなわち緩衝機構部８０側を対峙させるように、圧力検出装置２０を配置する。これに続いて、連通孔１３ａの内部に、圧力検出装置２０の先端側を挿入していく。

それから、内燃機関１０のシリンダヘッド１３に対し、圧力検出装置２０を、軸方向に対し右回りに回転させる。なお、この操作は、トルクレンチを介して行うことが望ましい。これに伴って、シリンダヘッド１３における連通孔１３ａの内周面に設けられた雌ねじと、圧力検出装置２０における先端外部筐体３１の外周面に設けられた雄ねじとが噛み合うようになり、シリンダヘッド１３に対して圧力検出装置２０がねじ込まれていく。その結果、圧力検出装置２０の先端側に設けられた緩衝機構部８０は、内燃機関１０に設けられた燃焼室Ｃに向かって移動していく。

また、このようなねじ込みに伴い、圧力検出装置２０に設けられた緩衝機構部８０のうち、第１緩衝部材８１に設けられた表面壁部８１４の先端側の面が、内燃機関１０におけるシリンダヘッド１３の連通孔１３ａ内に設けられた段差部１３ｂの後端側の面に突き当たる。これに伴い、圧力検出装置２０は、基本的にこれ以上ねじ込めない状態となるが、トルクレンチを用いてさらに増し締めを行うことにより、圧力検出装置２０およびシリンダヘッド１３には、軸方向に沿って予め定められた軸力（締結軸力）が加えられた状態となる。以上により、内燃機関１０に対する圧力検出装置２０の取り付け、換言すれば、シリンダヘッド１３に対する圧力検出装置２０の締結が完了する。

［圧力検出装置による圧力検出動作］
続いて、圧力検出装置２０による圧力検出動作について説明を行う。
内燃機関１０が動作しているとき、ダイアフラムヘッド３２の圧力受面３２ａに、燃焼室Ｃ内で発生した圧力（燃焼圧）が付与される。ここで、本実施の形態の圧力検出装置２０では、ダイアフラムヘッド３２の先端側に緩衝機構部８０が設けられており、燃焼室Ｃ内で発生した燃焼ガス（流体の一例）は、第１緩衝部材８１に設けられた９つの貫通孔８１６を通ってから、ダイアフラムヘッド３２の圧力受面３２ａに到達することになる。

すると、ダイアフラムヘッド３２では、圧力受面３２ａで受けた圧力が裏側の裏面中央凸部３２ｄに伝達され、さらに裏面中央凸部３２ｄから先端絶縁部材４３を介して先端電極部材４２へと伝達される。そして、先端電極部材４２に伝達された圧力は、先端電極部材４２と後端電極部材４４とに挟まれた圧電素子４１に作用し、圧電素子４１では、受けた圧力に応じた電荷が生じる。圧電素子４１に生じた電荷は、正の経路および負の経路を介して、回路基板５７１に電荷信号として供給される。回路基板５７１に供給された電荷信号は、回路基板５７１に実装された処理回路（図示せず）にて各種処理が施されることで出力信号とされる。そして、回路基板５７１から出力された出力信号は、接続部材５８および接続ケーブル９０を介して、制御装置１００に送信される。

本実施の形態の場合、燃焼室Ｃ内で発生した燃焼ガスは、第１緩衝部材８１に設けられた９つの貫通孔８１６を通過する間に、第１緩衝部材８１によって熱が奪われることになる。このため、第１緩衝部材８１を通過した後の燃焼ガスは、通過する前の燃焼ガスよりも、温度が低下している。その結果、本実施の形態では、圧力検出装置２０に緩衝機構部８０を設けることにより、緩衝機構部８０を設けない場合と比較して、ダイアフラムヘッド３２の圧力受面３２ａに到達する燃焼ガスの温度を、例えば１００℃以上低下させることができる。

例えば燃焼室Ｃ内で発生する燃焼ガスの温度が非常に高い場合、この高温の燃焼ガスをそのままダイアフラムヘッド３２の圧力受面３２ａに付与すると、高温の燃焼ガスによってダイアフラムヘッド３２が過熱され、結果としてダイアフラムヘッド３２に熱による劣化が生じる懸念がある。なお、本実施の形態でダイアフラムヘッド３２の原材料として使用されるＳＵＳ６３０やＳＵＨ６６０の場合、ダイアフラムヘッド３２に付与される燃焼ガスの温度が例えば７００℃を超えるような環境下で長時間使用されるようなことがあると、ダイアフラムヘッド３２自身の強度が次第に低下してしまうことになる。

これに対し、本実施の形態では、上述したようにダイアフラムヘッド３２の先端側に緩衝機構部８０を設け、第１緩衝部材８１を用いて燃焼ガスの温度を低下させた状態で、ダイアフラムヘッド３２に付与するようにした。これにより、長期的な観点からみたダイアフラムヘッド３２の強度の低下を抑制することができる。

また、本実施の形態の圧力検出装置２０は、内燃機関１０に取り付けられる。例えば４サイクルの内燃機関１０では、「吸入」、「圧縮」、「燃焼・膨張」、「排気」の４行程で動作する。このため、圧力検出装置２０の先端側に取り付けられた緩衝機構部８０には、相対的に低温となる未燃焼ガスと相対的に高温となる燃焼ガスとが、交互に供給されることになる。そして、本実施の形態では、上述したように、燃焼ガスの温度が通常よりも高温となる内燃機関１０に、圧力検出装置２０を取り付けることを想定している。このため、圧力検出装置２０の先端側に位置する緩衝機構部８０は、供給されるガスの温度の変化に応じて、熱膨張および熱収縮を繰り返すことになる。

また、本実施の形態の場合、圧力検出装置２０を内燃機関１０（実際にはシリンダヘッド１３）に取り付ける際に、連通孔１３ａに設けられた段差部１３ｂに緩衝機構部８０を突き当てることで、軸方向に締結軸力（例えば２０００Ｎ程度）を作用させている。

そして、供給されるガスの温度変動に伴う緩衝機構部８０の熱膨張および熱収縮のよる力と、緩衝機構部８０に加えられる締結軸力とのバランスが崩れると、緩衝機構部８０が塑性変形してしまう懸念がある。

ここで、緩衝機構部８０に塑性変形が生じると、上記締結軸力が変化し、例えば締結軸力が著しく低下してしまうような場合には、内燃機関１０（シリンダヘッド１３）に対し、圧力検出装置２０のがたつきが発生することがあり得る。すると、圧力検出装置２０による圧力の測定結果における誤差が増加したり、連通孔１３ａを介してガスの漏出が生じたり、内燃機関１０（シリンダヘッド１３）から圧力検出装置２０が外れたりするおそれがある。

これに対し、本実施の形態では、緩衝機構部８０を、径方向の中央部に位置する第１緩衝部材８１と第１緩衝部材８１の周縁部にて第１緩衝部材８１を支持する第２緩衝部材８２とで構成し、両者の間に隙間（スリット）を設けるようにした。このような構成を採用することにより、燃焼ガスおよび未燃焼ガスを、主として第１緩衝部材８１に突き当てさせるようにした。これにより、第１緩衝部材８１を、第２緩衝部材８２よりも熱膨張および熱収縮しやすくした。逆にみれば、第２緩衝部材８２を、第１緩衝部材８１よりも熱膨張および熱収縮しにくくした。

このため、ダイアフラムヘッド３２と第１緩衝部材８１とを接続する第２緩衝部材８２での塑性変形が生じにくくなり、上記締結軸力の変化を生じにくくすることが可能となる。また、このような構成を採用することにより、第２緩衝部材８２は、軸方向に伸縮するばねとして機能することとなるため、第１緩衝部材８１の熱膨張および熱収縮に伴って生じる塑性変形させようとする力を、第２緩衝部材８２のばね力により吸収することが可能になる。その結果、測定対象である内燃機関１０（シリンダヘッド１３）に対する取付精度の低下を抑制することが可能な、緩衝機構部８０を備えた圧力検出装置２０を提供することができる。

［その他］
なお、本実施の形態では、第１緩衝部材８１と第２緩衝部材８２とを、溶接（レーザ溶接）にて一体化することにより、緩衝機構部８０を構成していたが、これに限られるものではない。例えば、第１緩衝部材８１における基部８１１の外周面と、第２緩衝部材８２における中空部８２３の内周面との間に、全周にわたって隙間（スリット）を形成できるのであれば、例えば耐熱性合金製のブロック材に各種機械加工を施すことによって、一体化した緩衝機構部８０を構成してもかまわない。

また、本実施の形態では、第１緩衝部材８１に円柱状の貫通孔８１６を９箇所設けることで、第１緩衝部材８１を構成していたが、これに限られるものではない。すなわち、第１緩衝部材８１を燃焼ガスが通過することで、この燃焼ガスの温度を低減できるものであれば、貫通孔８１６の形状、数、寸法および配置等については、適宜変更してかまわない。

また、本実施の形態では、円筒状（環状）を呈する第２緩衝部材８２を用いていたが、これに限られるものではなく、第１緩衝部材８１およびダイアフラムヘッド３２の両者を、非接触に保ちながら支持するものであれば、形状等については適宜変更してかまわない。また、本実施の形態では、第２緩衝部材８２の径方向の厚さを、軸方向に対し略一定としていたが、これに限られるものではなく、例えば先端側に比べて後端側を薄くしたり、逆に、先端側に比べて後端側を厚くしたりしてもかまわない。

また、本実施の形態では、圧力検出装置２０において、負の経路と筐体経路とを電気的に分離（絶縁）していたが、これに限られるものではなく、筐体経路を負の経路として機能させるようにしてもよい。この場合は、例えば、ダイアフラムヘッド３２と先端電極部材４２とを直接に接触させるようにし、中間外部筐体３３の内周面に、回路内蔵部材５７に設けられた金属板（電極端子）の外周面を突き当てるようにすればよい。なお、この場合は、第１収容部材５５および第２収容部材５６は不要となる。

１…圧力検出システム、１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１２…ピストン、１３…シリンダヘッド、１３ａ…連通孔、１３ｂ…段差部、２０…圧力検出装置、３０…筐体部、３１…先端外部筐体、３２…ダイアフラムヘッド、３３…中間外部筐体、３４…後端外部筐体、３５…第１内部筐体、３６…第２内部筐体、４０…検出機構部、４１…圧電素子、４２…先端電極部材、４３…先端絶縁部材、４４…後端電極部材、４５…後端絶縁部材、４６…第１コイルバネ、４７…伝導部材、４８…保持部材、４９…加圧部材、５０…絶縁チューブ、５１…第１絶縁部材、５２…第２絶縁部材、５３…支持部材、５４…第２コイルバネ、５５…第１収容部材、５６…第２収容部材、５７…回路内蔵部材、５８…接続部材、５９…閉塞部材、６０…第３絶縁部材、７０…シール部、７１…第１シール部材、７２…第２シール部材、８０…緩衝機構部、８１…第１緩衝部材、８１１…基部、８１２…フランジ部、８１３…表面凹部、８１４…表面壁部、８１５…平坦部、８１６…貫通孔、８２…第２緩衝部材、８２１…先端部、８２２…後端部、８２３…中空部、９０…接続ケーブル、９１…電源線、９２…信号線、９３…接地線、１００…制御装置

Claims (4)

1. 一端側から他端側へと向かって移動する流体の圧力を受ける受圧部材と、
   前記受圧部材の前記他端側に設けられ、当該受圧部材が受けた前記圧力に応じた電気信号を出力する圧電素子と、
   前記受圧部材の前記一端側で当該受圧部材と非接触に設けられ、外部から供給される前記流体の温度を低減させながら当該受圧部材に供給する温度低減部材と、
   前記受圧部材の前記一端側且つ前記温度低減部材の前記他端側で当該受圧部材および当該温度低減部材の両者に接触して設けられ、当該温度低減部材を塑性変形させようとする力を吸収することで当該温度低減部材の塑性変形を抑制する変形抑制部材とを含み、
   前記変形抑制部材は、前記受圧部材よりも熱膨張率が低いことを特徴とする圧力検出装置。
2. 一端側から他端側へと向かって移動する流体の圧力を受ける受圧部材と、
   前記受圧部材の前記他端側に設けられ、当該受圧部材が受けた前記圧力に応じた電気信号を出力する圧電素子と、
   前記受圧部材の前記一端側で当該受圧部材と非接触に設けられ、外部から供給される前記流体の温度を低減させながら当該受圧部材に供給する温度低減部材と、
   前記受圧部材の前記一端側且つ前記温度低減部材の前記他端側で当該受圧部材および当該温度低減部材の両者に接触して設けられ、当該温度低減部材を塑性変形させようとする力を吸収することで当該温度低減部材の塑性変形を抑制する変形抑制部材とを含み、
   前記変形抑制部材は、前記受圧部材よりもヤング率が小さいことを特徴とする圧力検出装置。
3. 前記変形抑制部材は、前記受圧部材よりもヤング率が小さいことを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置。
4. 前記温度低減部材は、金属で構成されるとともに、前記一端側から前記他端側へと向かう複数の貫通孔を有しており、
   前記変形抑制部材は、金属で構成されるとともに、前記受圧部材の周縁部および前記温度低減部材の周縁部と接触する枠状を呈していること
   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。