JPH08261857A

JPH08261857A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH08261857A
Application number: JP6774495A
Authority: JP
Inventors: Susumu Okauchi; 享岡内; Hiroki Kusakabe; 弘樹日下部; Masuo Takigawa; 益生瀧川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】感圧素子を筺体に、簡便で強固に固定し、感
度が高く、安定性に優れた圧力センサを、安価に製造す
る。【構成】筺体を、筺体Ａ〜筺体Ｃの複数に分割し、そ
の内の１個の筺体Ａに、先端ダイアフラム１７、感圧素
子１１などを取り付ける。筺体Ａを、他の筺体Ｂ、Ｃと
接合することにより、一つの圧力センサ（燃焼圧セン
サ）とする。【効果】Ｐ１、Ｐ２において、感圧素子１１を筺体Ａ
に強固に溶接接合でき、圧力センサのＳ／Ｎを向上でき
ると共に、組立自動化の容易性を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば内燃機関のシリ
ンダ内燃焼圧等の圧力検出に適した圧力センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ダイアフラム上に構成された感歪抵抗体
の歪によって圧力を検出する圧力センサは、従来からよ
く用いられていた。これらのセンサは直接ダイアフラム
に圧力を印加するもので、耐熱性に問題があり、燃焼圧
力のような高温流体の圧力測定には使用できない。

【０００３】そこで、ダイアフラムを２重にし、感歪抵
抗体を高温流体から遠ざける方法が考えられている。図
１３に従来より用いられている圧力センサの基本構成を
示す。同図はセンサの縦断面図であり、センサ筺体９１
の先端にはシール用の先端ダイアフラム９７が設けてあ
る。

【０００４】先端ダイアフラム９７に印加された圧力は
圧力伝達部材９６を介して、感歪ダイアフラム９４に伝
達される。また、圧力伝達部材９６の代わりにシリコン
オイルの様な作動油を用いるものも考案されている。

【０００５】次に、センサの原理を説明する。感歪ダイ
アフラム９４上には絶縁層９３及び感歪抵抗体９２が形
成され、図１４に示すようなフルブリッジ回路が構成さ
れている。感歪ダイアフラム９４に圧力が伝達される
と、印加圧力に応じて感歪抵抗体Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が
変動する。この抵抗値の変化をブリッジ出力電圧の差と
して検出することによって圧力検出が可能になる。

【０００６】先端ダイアフラム９７に圧力が印加される
と、圧力伝達部材９６が押され、感歪ダイアフラム９４
が撓んで、感歪ダイアフラム９４の中央部に形成された
感歪抵抗体Ｒ１とＲ３が引張応力を受け、感歪ダイアフ
ラム９４の周辺部に形成された感歪抵抗体Ｒ２とＲ４が
圧縮応力を受けることによって、効率よく圧力がブリッ
ジ出力電圧に変換されていた。

【０００７】また他の従来例として、感歪抵抗体の配置
の自由度を広げるため、板状金属基材表面に絶縁層及び
感歪抵抗体が形成され、図１４に示すフルブリッジ回路
が構成されたものも開発されている。

【０００８】その例を図１５に示す。図１５は第２の従
来例の縦断面図である。筺体１１５の先端にはシール用
のダイアフラム１１７が設けてある。先端ダイアフラム
１１７に印加された圧力は、感圧素子１１１の圧力伝達
部１１４によって感歪部１１３に伝えられる。

【０００９】一方、感圧素子１１１の上部は固定部１１
２で筺体１１５に固定されているため、伝達された圧力
による歪が感歪部１１３に発生する。

【００１０】感圧素子１１１の斜視図を図１６に示す。
固定部１１２は筺体１１５に固定されているため、圧力
伝達部１１４に圧力が印加すると、感歪部１１３が破線
のようにＳ字形に撓む。この時、感歪抵抗体１１６の下
段の２個（Ｒ１とＲ３）は引張応力を受け、上段の２個
（Ｒ２とＲ４）は圧縮応力を受け、それぞれ抵抗値が変
化し、圧力信号がブリッジ出力電圧として得られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のような感歪抵抗
体や歪ゲージを用いた圧力センサでは、感歪部の変形が
線形性を有する範囲の僅かな歪を、高精度に検出しなけ
ればならない。そのため感圧素子は剛性が高く、筺体と
素子も強固な固定が必要だったが、筺体の内側に感圧素
子を強固に固定するには、製造コストが高くなる。

【００１２】また、上記のような、感歪抵抗体を用いた
圧力センサでは、感圧素子を筺体部で強固に固定しなけ
ればならないと同時に、筺体側の感圧素子取り付け部分
にも、十分な剛性が要求される。しかし、従来はそのガ
イドラインも無く、設計指針が存在していなかった。

【００１３】またセンサの耐圧強度向上のため先端ダイ
アフラムの厚みを厚くすると、特に板状感圧素子を用い
た場合、圧力伝達部底部にダイアフラムが沿わず、圧力
感度が大きく低下していた。

【００１４】また、第１の従来例の様な、円板に圧力伝
達部材を取り付けた形状の感圧素子に関して、感歪ダイ
アフラムの表面に絶縁層や感歪抵抗体を形成するには、
パレットに並べ加工され、シート状基材の大面積を一度
に加工することができなかった。これは、コイン状の感
歪ダイアフラムをまず作製し、このダイアフラムに圧力
伝達部材を取り付けると、圧力伝達部材取り付けのエネ
ルギで、感歪抵抗体に大きなダメージを耐えてしまうか
らである。

【００１５】一方、センサの低コスト化には、構造の単
純化は有効な手段であり、センサに高い精度を要求しな
い場合、感歪ダイアフラムを燃焼の熱から保護する方法
として、感圧素子の前方に圧力導管を設ける方法があ
る。しかし、この方式では気柱振動により、圧力はにノ
イズが混入する問題があった。

【００１６】また、センサの耐ノイズ性や使い勝手を考
えると、増幅アンプを初めとする回路部は、センサの筺
体内部に内蔵することが望ましい。

【００１７】しかし、従来のセンサの筺体は、筺体自身
の作り易さと捻りに対する強度の問題から円筒形状で、
回路も円板型基板を積み上げる方式が多く、基板のレイ
アウトや基板形状にも制限が多かった。

【００１８】更に、基板〜基板間、基板〜感圧素子間や
基板〜コネクタ間などの端子接続が困難だった。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明はセンサ筺体を複数個に分割した。その内
の１個の筺体の先端にダイアフラムを設け、この先端ダ
イアフラム裏面に感圧素子の圧力伝達部または圧力伝達
部材を固定し、感圧素子は先端ダイアフラムと反対側の
筺体端部に取り付ける。その後に、他の筺体部分を接合
し、感圧素子を覆う。

【００２０】あるいは、板状金属基材表面に絶縁層と感
歪抵抗体を設けた感歪部と、筺体先端に取り付けられた
先端ダイアフラムの圧力を、感歪部に伝達する圧力伝達
部を有する感圧素子を、筺体に固定するための筺体側固
定部の共振周波数が、感圧素子単体の主共振周波数の２
倍以上なるよう、筺体側固定部を設計する。

【００２１】あるいは、板状金属基材表面に絶縁層と感
歪抵抗体を設けた感歪部と、筺体先端に取り付けられた
先端ダイアフラムの圧力を感歪部に伝達する圧力伝達部
と、筺体に感圧素子を固定する固定部を有し、感歪部が
圧力伝達部の厚みよりも薄肉加工されている感圧素子に
おいて、先端ダイアフラムと接触する圧力伝達部の先端
面の辺の内、薄肉部の開口側と反対側の辺を面取りす
る。

【００２２】あるいは、センサ筺体を複数に分割し、そ
の内の１つの筺体に先端ダイアフラムと感圧素子を取り
付け、この筺体と他の筺体との接合部分を、筺体と感圧
素子の固定部分に対して、先端方向または先端と反対方
向にずらせる。あるいは、板状金属基材の片面に絶縁層
と感歪抵抗体を形成した感圧素子を円形に切り抜き、こ
の円板状素子に圧力伝達部材を取り付けるため、パルス
ビームレーザ溶接または連続ビームレーザ溶接による接
合を行う。その際、ビームエネルギを、パルスレーザで
は１パルス当りのエネルギを金属基材厚の２乗で除した
値が１Ｊ／ｍｍ²以下とし、連続レーザではビールエネ
ルギを金属基材厚の２乗で除した値が１０Ｗ／ｍｍ²以
下となる条件で接合を行う。

【００２３】あるいは、円板状金属基材よりも大きい板
状金属基材の片面に、複数の圧力伝達部材を取り付け、
その後板状金属基材の圧力伝達部材の付いていない面
に、絶縁層と感歪抵抗体を形成する。最後に、板状に形
成された感圧素子から、円板状の感圧素子をカット・分
離する。

【００２４】あるいは、円板状金属基材表面に絶縁層と
感歪抵抗体を形成した感圧素子を、筺体に取り付け、筺
体先端から感圧素子まで圧力導管により燃焼圧力を伝達
する。この時用いる圧力導管の内径を長さで除した値
が、０.５以下であり且つ０.２以上であるようにする。

【００２５】あるいは、円板状金属基材表面に絶縁層と
感歪抵抗体を形成した感圧素子を、筺体に取り付け、筺
体先端から感圧素子まで圧力導管により燃焼圧力を伝達
する。この時用いる圧力導管を、圧力導管の入口側内径
が、感圧素子側内径よりも大きい円錐面で構成する。

【００２６】あるいは、円板状金属基材表面に絶縁層と
感歪抵抗体を形成した感圧素子を、筺体に取り付け、筺
体先端から感圧素子まで圧力導管により燃焼圧力を伝達
する。この時、円板状感圧素子と筺体の間に隙間ができ
るよう、筺体に感圧素子を取り付ける。

【００２７】あるいは、複数の筺体の内の１つの筺体
に、感圧素子・内蔵回路・コネクタを取り付けるための
固定部を設け、感圧素子・内蔵回路・コネクタを同一の
筺体に取り付ける。その後、他の筺体を取り付けること
により、感圧素子・内蔵回路・コネクタを覆う。

【００２８】あるいは、複数の筺体の内の１つの筺体
に、感圧素子を直接取り付け、更に別体の取り付け部を
筺体に固定し、内蔵回路・コネクタをこの取り付け部に
固定する。その後、他の筺体を取り付けることにより、
感圧素子・内蔵回路・コネクタを覆う。

【００２９】あるいは、感圧素子・内蔵回路・コネクタ
を取り付けるため筺体に設けられた固定部の表面に、絶
縁層と導電体印刷または導電箔により導電線を形成し、
感圧素子・内蔵回路・コネクタの信号端子または信号タ
ーミナルと、接触または接着または半田付けで電気的接
合を行う。

【００３０】あるいは、感圧素子・内蔵回路・コネクタ
を筺体に取り付ける固定部または内蔵回路・コネクタを
感圧素子にが取り付けられた筺体に固定するめの取り付
け部に、感圧素子・内蔵回路・コネクタの各々の信号端
子または信号ターミナルに面するよう導電線プレートま
たは導電線フィルムを取り付ける。この導電線プレート
または導電線フィルムは、表面に絶縁層を有するか、ま
たは絶縁体で構成され、その表面に導電体印刷または導
電箔により導電線が形成されている。このプレートまた
はフィルムの導電線に、感圧素子・内蔵回路・コネクタ
の信号端子または信号ターミナルを接触または接着また
は半田付けを行うことにより、電気的接合を行う。

【００３１】

【作用】上記の様に筺体を分割することで、筺体と感圧
素子の接合部を外部に露出させることができる。このこ
とにより、容易でしかも確実・低コストに感圧素子を筺
体に強固に接合することができる。

【００３２】また、板状感圧素子を取り付ける筺体側固
定部の共振周波数を、板状感圧素子単体の主共振周波数
の２倍以上になるよう、筺体側固定部の剛性を確保する
ことにより、先端ダイアフラムに印加された圧力による
歪は、板状感圧素子の感歪部にほぼ集中し、十分な圧力
感度を確保できる。

【００３３】また、板状感圧素子の圧力伝達部の先端ダ
イアフラムとの接触面の角を面取りすることにより、先
端ダイアフラムの裏面から圧力伝達部の先端面が受ける
反力を小さくできるため、感圧素子の感歪部の撓みを大
きくでき、圧力感度を向上できる。

【００３４】また、感圧素子が取り付けられている筺体
と、他の筺体の接合部を、感圧素子と筺体の接合部から
遠ざけることにより、感歪抵抗体が筺体同士の接合に要
したエネルギからダメージを受けることを防止でき、ま
た感圧素子に残留応力が印加されることも防止できるた
め、高精度で経時変化の無いセンサを実現できる。

【００３５】また、板状金属基材に複数個分の絶縁層や
感歪抵抗体を一度に形成し、円板状感圧素子に切り抜い
た後、圧力伝達部材を取り付けるため、感歪抵抗体形成
の製造コストを低減できる。

【００３６】また、切り抜かれた円板状感圧素子への圧
力伝達部材の取り付けにはレーザ溶接を用い、その際、
パルスレーザでは１パルス当りのエネルギを金属基材厚
の２乗で除した値が１Ｊ／ｍｍ²以下とし、連続レーザ
ではビールパワーを金属基材厚の２乗で除した値が１０
Ｗ／ｍｍ²以下とする事により、感歪抵抗体へのダメー
ジを最小限度に抑え、安定した抵抗値の感歪抵抗体を有
する感圧素子を実現できる。

【００３７】また、円形にカットする前の板状金属基材
に圧力伝達部材を取り付け、その後に絶縁層・抵抗体を
形成することにより、圧力伝達部材取り付けによる感歪
抵抗体への影響を更に低減できる。また、この方法でも
複数個の素子を同時に作製することができるため、素子
製造コストを削減できる。

【００３８】また、筺体先端から感圧素子まで、燃焼圧
力を伝達するための圧力導管の、内径を圧力導管の長さ
で除した値を、０.５以下でかつ０.２以上とすることに
より、燃焼の熱から感圧素子を保護できしかも、圧力導
管内での気柱振動を抑制することができる。

【００３９】また、筺体先端から感圧素子まで、燃焼圧
力を伝達するための圧力導管の形状を、圧力導管入口側
の内径が感圧素子側の内径より大きい円錐面にすること
によって、燃焼の熱から感圧素子を更に保護でき、しか
も圧力導管内での気柱振動を抑制することができる。

【００４０】また、円板状感圧素子の下面と、筺体との
間に隙間を設けることにより、感圧素子を圧力導管側へ
も撓み易くでき、負圧に対する感度を向上できる。

【００４１】また、複数の内の１つの筺体に、感圧素子
・内蔵回路・コネクタを取り付ける固定部を設け、感圧
素子・内蔵回路・コネクタを同一の筺体に取り付けた
後、他の筺体を取り付け、感圧素子・内蔵回路・コネク
タを覆うことにより、組立の自動化が容易にでき、各々
の信号端子間または信号ターミナル間の接合の信頼性も
向上できる。また、感圧素子・内蔵回路・コネクタの保
護を向上できる。

【００４２】また、内蔵回路・コネクタを固定するため
の取り付け部を、感圧素子を取り付けた筺体に取り付
け、筺体・感圧素子・内蔵回路・コネクタを一体のもの
とした後、他の筺体部分を取り付け、筺体・感圧素子・
内蔵回路・コネクタを覆うことにより、組立の自動化が
容易にでき、各々の信号端子間または信号ターミナル間
の接合の信頼性も向上できる。また、感圧素子・内蔵回
路・コネクタの保護を向上できる。

【００４３】また、感圧素子・内蔵回路・コネクタを取
り付ける固定部の表面に、導電線部を形成し、感圧素子
・内蔵回路・コネクタの信号端子または信号ターミナル
の接合を行うことにより、固定部に感圧素子・内蔵回路
・コネクタを取り付けるだけで電気的接合のできるた
め、センサの組立を非常に簡素化できる。

【００４４】また、感圧素子・内蔵回路・コネクタを取
り付ける固定部や、内蔵回路・コネクタだけを固定する
取り付け部に、導電線を形成したプレートまたはフィル
ムを取り付け、そこに感圧素子・内蔵回路・コネクタの
信号端子または信号ターミナルを接続することによっ
て、感圧素子・内蔵回路・コネクタを同一の固定部に取
り付けできないような場合や直接導電線を形成できない
材質に対しても、取り付け部に内蔵回路やコネクタを取
り付けるだけで電気的接合ができ、センサの組立を非常
に簡素化できる。

【００４５】

【実施例】以下に、本発明における実施例を、図を用い
て詳細に説明する。

【００４６】（第１実施例）図１は、本発明の第１の実
施例である。図１（ａ）はセンサ正面方向の半断面図
で、右側半分を断面図としている。図１（ｂ）は側面の
断面図である。

【００４７】本実施例ではセンサの筺体をＡ〜Ｃの３個
構成とした。筺体Ａ１５の先端には、先端ダイアフラム
１７がシーム溶接で取り付けられている。筺体Ａ１５の
内部には、板状の感圧素子１１が取り付けられている。
感圧素子１１は、圧力伝達部１４・感歪部１３・固定部
１２から構成され、圧力伝達部１４は先端ダイアフラム
１７の裏面に、固定部１２は筺体Ａ１５にそれぞれ溶接
固定されている。

【００４８】固定部１２と筺体Ａ１５を例えば点Ｐ１、
Ｐ２において溶接する時点では、筺体Ａ１５と筺体Ｂ１
９を分離しておけば、接合部Ｐ１、Ｐ２は露出している
ので、レーザビームの照射も容易で、両者の強固な固定
が非常に簡便にできる。

【００４９】感圧素子１１の表面にはガラスによる絶縁
層が設けてあり、感歪部１３においては、このガラス絶
縁層の上に感歪抵抗体１６が形成されている。感歪部１
３は、その裏面が削り取られて薄肉部１８となされてい
る。

【００５０】筺体Ａ１５の上方には筺体Ｂ１９があり、
筺体Ｂ１９の内部には内蔵回路２０がある。また、筺体
Ｂ１９の上方には筺体Ｃ２２があり、筺体Ｃ２２にはコ
ネクタ２１が取り付けてある。感圧素子１１〜内蔵回路
２０〜２１コネクタはリード線で接続され、最後に筺体
Ａ１５と筺体Ｂ１９をシーム溶接により接合する。

【００５１】筺体Ａ１５と筺体Ｂ１９との溶接接合は、
筺体Ａ１５の外周部Ｓを筺体Ｂの内周部に挿入し、それ
ぞれの端面Ｅ１、Ｅ２を当接させた状態において、この
当接端面のエッジ部分を外部からシーム溶接することで
行われる。

【００５２】次に、センサの動きについて説明する。先
端ダイアフラム１７にエンジンの燃焼圧が印加される
と、その圧力は圧力伝達部１４により感歪部１３に伝え
られる。

【００５３】感圧素子１１の上部は固定部１２で固定さ
れているため、薄肉加工の施された感歪部１３に歪みが
集中する。感歪部１３には感歪抵抗体１６により、フル
ブリッジが形成され、感歪部１３に発生した歪みを微弱
な電位差として検出する。検出された電位差は、内蔵ア
ンプ２０により増幅され、コネクタ２１から出力され
る。

【００５４】このとき、センサのＳ／Ｎ比を上げるに
は、燃焼圧により発生する歪みを、感歪部１３に効率よ
く集中させることが重要である。そのためには、感圧素
子１１を、固定部１２で強固に固定することが必要であ
る。図１のように、筺体を分割式にして、固定部１２を
露出させることにより、感圧素子１１の強固な固定が容
易に低コストにできるようになった。

【００５５】また、固定部１２は、断面がＩ型形状であ
り、高い剛性を有しているので、燃焼圧により発生する
歪みを感歪部１３に効率よく集中させるのに好都合であ
る。

【００５６】（第２実施例）図２は本発明の第２実施例
におけるセンサの横断面の一部を図２（ａ）に示してい
る。図２（ｂ）は、本実施例の説明のための比較例であ
る。なお、図２（ａ）、（ｂ）共に、図１（ｂ）に対応
した、センサの下半分を示している。

【００５７】図２に直接は記載されていない他の構成要
素については、図１と同様な構成要素を用いることがで
きる。

【００５８】図２を用いて、第２の実施例の構成と動き
の詳細な説明を行う。まず、本実施例の図２（ａ）につ
いて、説明する。筺体ａ２５の先端には先端ダイアフラ
ム１７がシーム溶接されている。先端ダイアフラム１７
に印加された燃焼圧力は、感圧素子ａ２９に伝達され
る。

【００５９】一方、感圧素子ａ２９は、固定部ａ２３で
高剛性の筺体側固定部ａ２６に固定されているため、感
圧素子ａ２９は波線のように大きく歪む。

【００６０】次に、本実施例の比較例である図２（ｂ）
について説明する。図２（ａ）と同様、筺体ｂ２７の先
端には先端ダイアフラム１７が取り付けられ、先端ダイ
アフラム１７に印加された燃焼圧力は、感圧素子ｂ３０
に伝達される。

【００６１】感圧素子ｂ３０も、固定部ｂ２４により筺
体側固定部ｂ２８に取り付けられている。しかし、筺体
側固定部ｂ２８は、筺体側固定部ａ２６に比較して肉厚
が薄いために剛性が低く、その結果、筺体側固定部ｂ２
８は、筺体側固定部ａ２６に比べて、相対的に波線で示
すように変形し、歪みが感圧素子ｂ３０に集中しない。

【００６２】第１実施例の説明でも述べたように、セン
サのＳ／Ｎ比を向上させるためには、感圧素子に歪みを
集中させる必要がある。ＦＥＭによる振動解析と、実際
のセンサ感度の検討から、感圧素子単体の共振周波数ｆ
_eに対し、筺体側固定部の共振周波数ｆ_kが、ｆ_e＜２×
ｆ_kを満たす様に、筺体側固定部を設計すれば、図２
（ａ）に示すように、十分に感圧素子を歪ませることが
でき、Ｓ／Ｎ比を大きく改善できる。

【００６３】（第３実施例）図３（ａ）は、本発明の第
３の実施例における、感圧素子と先端ダイアフラム部の
拡大図である。また図３（ｂ）は、本実施例の作用効果
を説明するための比較例としての従来例である。

【００６４】図３に直接は記載されていない他の構成要
素については、図１と同様な構成要素を用いることがで
きる。

【００６５】以下、図３を用いて、第３の実施例の構成
と動きについて説明する。図３（ａ）は、先端ダイアフ
ラム１７に感圧素子ａ３１が取り付けられている様子を
示す。感圧素子ａ３１は、筺体（図示せず）に固定され
ている固定部１２と、感歪部１３と圧力伝達部ａ３４か
ら構成されている。

【００６６】感歪部１３の表面には絶縁層が形成されて
おり、この絶縁層表面に感歪抵抗体１６が設けられてい
る。また、感歪部１３は、その裏面の厚みが削り取られ
て薄肉加工が施され、歪み易くなっている。

【００６７】先端ダイアフラム１７に下から燃焼圧が印
加されると、感圧素子ａ３１は破線のように変形し、感
歪部１３の変形は感歪抵抗体１６で検出される。

【００６８】図３（ｂ）は、図１５に示した従来例の感
圧素子１１４の先端部の拡大図である。図３（ｂ）で
は、先端ダイアフラム１７に燃焼圧が印加すると、破線
のように圧力伝達部３５が変位する。しかし、圧力伝達
部３５の先端面は矩形平面であるため、先端面の片側の
角が先端ダイアフラム１７を下に押し付ける。この部分
には先端ダイアフラム１７からの反力が働き、結果とし
て感圧素子が歪むのを抑制し、センサの感度が低下す
る。

【００６９】これに対して図３（ａ）の実施例では、圧
力伝達部ａ３４の先端部に面取り部３６を設けることに
より、先端ダイアフラムの同じ位置に圧力伝達部を形成
した場合においても、先端ダイアフラム１７からの反力
による感度低下を防止でき、センサ感度を約１.５倍程
度に向上できた。このことにより、更にＳ／Ｎ特性に優
れた、燃焼圧センサを実現できると共に、先端ダイアフ
ラムへの取付位置の選択の自由度を向上できた。

【００７０】（第４実施例）図４は本発明の第４の実施
例における、センサの縦断面図と感圧素子の製造方法を
示している。以下に、図４（ａ）を用いてセンサの構成
と動きを、図４（ｂ）、（ｃ）を用いて感圧素子の製造
方法を説明する。

【００７１】図４（ａ）において、筺体４１の先端には
先端ダイアフラム４７が取り付けられ、先端ダイアフラ
ム４７の裏面には圧力伝達部材４６が固定されている。
圧力伝達部材４６の上方には、円板状の４４感歪ダイア
フラムが固定され、圧力伝達部材４６と感歪ダイアフラ
ム４４より、感圧素子を形成する。

【００７２】また、感歪ダイアフラム４４の表面には絶
縁層４３と感歪抵抗体４２が形成され、感歪ダイアフラ
ム４４の周囲は、筺体４１の内部に固定されている。

【００７３】先端ダイアフラム４７に印加された燃焼圧
は、圧力伝達部材４６により感歪ダイアフラム４４に伝
達され、感歪ダイアフラム４４には歪が発生する。この
歪を感歪抵抗体４２で検出し、圧力信号を得る。

【００７４】図４（ｂ）は、図４（ａ）の圧力伝達部４
６の上部と、感歪ダイアフラム４４の拡大図である。感
圧素子の製造に際し、複数個分の感歪ダイアフラム４４
を１度に作製する。大きな板状金属基材に、絶縁層を一
面に形成し、絶縁層上に感歪抵抗体４２を形成する。こ
の場合、金属基材の表面を高温度で酸化させて、この酸
化膜を絶縁層として使用することも可能である。

【００７５】その後、各々の感歪ダイアフラムを板状金
属基材から切り放し、圧力伝達部材４６を裏面中央に、
レーザビーム４８で溶接固定する。図４（ｃ）は溶接点
Ａの拡大図である。Ａ点にレーザビーム４８が照射され
ると、局部的に非常に高温となり、圧力伝達部材４６と
金属基材４９が溶融し、溶接が実現する。

【００７６】溶接に要された熱は、大気中にも放散され
るが、空気の熱伝導率よりも、金属の熱伝導率の方が遥
かに大きいので、そのかなりの部分が金属基材４９に伝
わる。

【００７７】感歪抵抗体４２は、歪が大きい部分に形成
されているため、Ａ点は感歪抵抗体４２のちょうど裏面
になる。

【００７８】図４（ｃ）のＢは、Ａ点から金属基材４９
中に拡散する熱流を示しているが、レーザビーム４８の
エネルギが大きくなると、熱流Ｂも大きくなる。熱流Ｂ
は、金属基材４９の上の４３絶縁体や感歪抵抗体４２に
は、熱衝撃として作用するため、熱流Ｂが大きくなり過
ぎると、感歪抵抗体４２にマイクロクラックが発生し、
抵抗特性が変化する。

【００７９】これまでは、感歪抵抗体４２にダメージを
与えずに、圧力伝達部材４６を取り付けるには、パルス
レーザによるスポット溶接を用いるのが有効である。

【００８０】例えば金属基材の厚みｔが１.６ｍｍで、
１つのスポットにおけるレーザビーム４８のエネルギが
２.５Ｊ以下の場合、感歪抵抗体４２へのダメージを１
％以下にできることが判った。

【００８１】熱流Ｂの強度は、距離の２乗に反比例する
ので、ビームエネルギを（金属基材厚）²で割った値を
考えた場合、金属基材厚ｔ＝１.６ｍｍ、ビームエネル
ギ２.５Ｊ／パルスを当てはめて考えると、（２.５Ｊ）
／（１.６ｍｍ）²＝０.９８Ｊ／ｍｍ²となり、約１Ｊ／
ｍｍ²である。

【００８２】従って、ビームエネルギを（金属基材厚）
²で割った値が、１Ｊ／ｍｍ²以下となる条件で溶接すれ
ば、感歪抵抗体４２に殆どダメージを与えずに、圧力伝
達部材４６を取り付けることができる。

【００８３】この条件をＣＷ（連続発振型）レーザ溶接
に当てはめると、約１０Ｗ／ｍｍ²となり、（ビームパ
ワー）／（金属基材厚）²の値が１０Ｗ／ｍｍ²以下にな
るような条件で溶接すればよい。

【００８４】このように、圧力伝達部材４６を後付けす
ることで、一度に感歪ダイアフラム４４を多量に製造で
き、感歪ダイアフラム４４の製造コストを大幅に削減で
きる。

【００８５】（第５実施例）図５は本発明の第５の実施
例における、感圧素子の製造方法を示している。本実施
例で製造する感圧素子は、図４で示した円板状の感歪ダ
イアフラムに、圧力伝達部材を取り付けた形の素子であ
る。

【００８６】本実施例では、まず大型の金属基材５２に
圧力伝達部材４６を複数本取り付ける。圧力伝達部材の
取り付けには、図５（ａ）ではレーザビーム５１による
重ね合わせ溶接を行っているが、プロジェクション溶接
などを用いてもよい。

【００８７】次に、金属基材５２上にガラスによる絶縁
層４３を例えば焼成によって形成し、その上に感歪抵抗
体４２を形成する。

【００８８】最後に金属基材５２を円板上にレーザカッ
トし、個々の感圧素子に分離する。この様に、圧力伝達
部材４６を取り付けた後に、絶縁層４３や感歪抵抗体４
２を焼成することにより、センサの組立工程中に発生す
る感歪抵抗体へのダメージを完全に除去でき、しかも製
造コストを低減できる。

【００８９】（第６実施例）図６は本発明の第６の実施
例における、センサの縦断面図を示している。以下に、
図６を用いて本実施例の構成と動きを説明する。

【００９０】感圧素子６１は、筺体Ａ６２の上方に、シ
ーム溶接で取り付けられている。筺体Ａ６２には、先端
から感圧素子６１の裏面まで圧力導管６３が設けられ、
筺体Ａ６２先端に印加される圧力を感圧素子６１に伝達
している。

【００９１】感圧素子６１には、絶縁層６８と感歪抵抗
体６９が形成され、感圧素子６１に発生した歪は、感歪
抵抗体６９の抵抗値変化として検出される。

【００９２】筺体Ａ６２の上部には、筺体Ｂ６５が固定
され、筺体Ｂ６５の内部には内蔵回路６４が取り付けら
れている。感歪抵抗体６９の抵抗値変化は内蔵回路６４
により増幅され、コネクタ６７を通して、圧力信号とし
て出力される。

【００９３】ここで、筺体Ｂ６５と筺体Ａ６２の接合に
ついて考える。接合方法としては、カシメ・溶接などが
考えられるが、何れの方法でも両者の接合箇所であるＤ
点に大きなエネルギを与える。

【００９４】Ｃ点には感圧素子６１が取り付けられてい
るため、Ｄ点に与えられたエネルギの影響で、Ｃ点に歪
などが発生すると、感圧素子６１に残留応力が残るが、
この残留応力は、感圧素子の非線形性や経時変化の原因
となる。

【００９５】この残留応力の影響を排除するため、Ｃ点
に対してＤ点を先端側に移動させ、Ｃ点とＤ点とが十分
に離間できる距離を設けた。このＣ−Ｄ間の十分な離間
距離によって、熱エネルギや歪エネルギを拡散でき、感
圧素子６１からＤ点における接合の影響を除去でき、筺
体の強固な接合と、安定した特性のセンサ組立を実現で
きた。

【００９６】次に、圧力導管について考える。圧力導管
６３は、燃焼熱から感圧素子６１を保護するために設け
ている。

【００９７】従って、圧力導管６３の内径ｄが小さく、
長さＬが大きい方が、熱の保護としては有利である。

【００９８】しかし、内径ｄが小さく、長さＬが大きく
なると、燃焼の圧力波が平面波として圧力導管６３内を
伝達し易くなるため、気柱振動が発生する。

【００９９】従って、気柱振動の防止と燃焼熱からの感
圧素子の保護とは、トレードオフの関係にある。

【０１００】そこで、ｄとＬの組合せを検討した結果、
ｄ／Ｌが０.５であれば感圧素子６１に大きなダメージ
が発生しないことが判った。また、ｄ／Ｌが０.２以下
になると、気柱振動の影響が大きくなって来ることも確
認できた。

【０１０１】従って、ｄ／Ｌが０.５以下でかつ０.２以
上であれば、燃焼熱からの保護と、気柱振動の抑制が両
立できる。

【０１０２】この圧力導管を導入することにより、図４
に示した構造に比べ、圧力検出精度は低下するが、製造
コストを更に削減できる。よって、センサに要求する精
度によっては、センサの価格を大きく低減できる。

【０１０３】（第７実施例）図７は本発明の第７の実施
例における、センサの縦断面図である。図７と図６は、
圧力導管以外の部分は共通なので、図７に対しては圧力
導管部分のみ説明を行う。

【０１０４】筺体Ａ７２に設けられた圧力導管７３は、
センサの先端側の入口内径ｄ₁、感圧素子７１側の内径
がｄ₂で、ｄ₁＞ｄ₂となるような円錐面で構成されてい
る。

【０１０５】感圧素子７１側の内径ｄ₂を小さくするこ
とにより、感圧素子７１を燃焼熱から保護できる。

【０１０６】また、入口内径ｄ₁を大きくすることによ
り、円錐面に沿って圧力波が伝達されると、圧力導管の
断面積の減少に伴い、気体分子の密度が密になるため、
圧力導管７３の入口での圧力よりも、感圧素子７１側の
圧力が上昇する。

【０１０７】また、円錐面により圧力の反射が起こるた
め、圧力導管７２の半径方向の圧力波成分が発生し、圧
力導管７２内の圧力波は平面とはならない。よって、気
柱振動は発生しない。

【０１０８】以上より、燃焼熱からの保護のため、圧力
導管内径を絞った事に起因する感度低下を、最小限にと
どめることができ、燃焼熱からの感圧素子保護・センサ
感度の低下防止・気柱振動の解消の３つを実現できる。

【０１０９】（第８実施例）図８は本発明の第８の実施
例における、センサの下部筺体（筺体Ａと称する）の縦
断面図である。

【０１１０】図８には、その他の構成要素については図
示していないが、これら図示しない構成要素について
は、図７と同様なものを採用することができる。

【０１１１】図８では図７の構成に対し、筺体Ａ８２と
感圧素子８１との間に、厚さＳの隙間８４を設けた。

【０１１２】この隙間８４によって、感圧素子８１をダ
イアフラムとしてみたときの有効面積が増加するので、
圧力が中央への集中荷重でなく、より広い面積に分布荷
重として印加されるので、感圧素子への熱的なダメージ
をより低減できる。

【０１１３】更に、隙間８４により、感圧素子８１は両
方向に、より自由に撓むことができるため、燃焼圧が大
気圧以下（負圧）になった場合でも精度よく圧力検出が
できる。

【０１１４】（第９実施例）図９は本発明の第９の実施
例の要部構成を示すもので、図９（ａ）には同センサの
正面半断面図を、図９（ｂ）には横断面図を示す。図９
（ａ）、（ｂ）とも筺体Ｂを筺体Ａに接合する前の段階
を示している。以下に、本実施例の構成を説明する。

【０１１５】筺体Ａ１３１の先端には先端ダイアフラム
１３６がシーム溶接され、先端ダイアフラム１３６の裏
面には感圧素子１３２の先端部が固定されている。ま
た、筺体Ａ１３１には、半円筒状の筺体側固定部１３
５が設けられ、筺体側固定部１３５上に感圧素子１３２
の上端・内蔵アンプ１３３・コネクタ１３４が、センサ
先端方向から順に取り付けられている。

【０１１６】そして、感圧素子１３２・内蔵アンプ１３
３・コネクタ１３４の信号ターミナルや信号端子間が、
リード線で接続された後、筺体側固定部１３５の外側に
筺体Ｂ１３８を取り付け、筺体Ｂ１３６の下端と筺体Ａ
１３１を１３７レーザビームにより溶接固定を行う。

【０１１７】このように、筺体Ａ１３１に設けた筺体側
固定部１３５に、個々の部材を片側から組み付けると、
組立中にセンサの方向を変えたり、部品取り付け中に、
他の部品を抑えておく必要がなくなる。従って、非常に
組立の自動化が簡単になり、製造コストを引き下げるこ
とができる。

【０１１８】（第１０実施例）図１０は本発明の第１０
の実施例における、センサの正面および側面の断面図
で、感圧素子や内蔵回路を覆っている上部筺体を、取り
去った状態を示している。

【０１１９】図１０には、その他の構成要素については
図示していないが、これら図示しない構成要素について
は、図９と同様なものを採用することができる。

【０１２０】以下に、図９との相違を中心に、本実施例
の構成を説明する。筺体Ａ１４１には、ベット状の筺体
側固定部１４６が設けられ、内側は平面で半月状断面に
なっている。筺体側固定部１４６の内側平面には、絶縁
層１４２が形成され、絶縁層１４２上に銀−白金系の導
電線１４３が焼成されている。

【０１２１】そして、筺体側固定部１４６に、感圧素子
１３２・内蔵回路１３３・コネクタ１３４と取り付ける
際、信号ターミナル１４４や信号端子１４５が、接触す
るように位置合わせした後、感圧素子１３２・内蔵回路
１３３・コネクタ１３４を筺体側固定部１４６に固定す
る。

【０１２２】このように、筺体側固定部１４６に導電線
パターン１４３を形成することにより、感圧素子１３２
・内蔵回路１３３・コネクタ１３４を取り付けるだけ
で、信号線の接続までが完了し、更に組立を簡便にでき
る。

【０１２３】（第１１実施例）図１１は本発明の第１１
の実施例における、センサの正面および側面の断面図
で、感圧素子や内蔵回路を覆っている上部筺体を、取り
去った状態を示している。以下に、図１０との相違を中
心に、本実施例の構成を説明する。

【０１２４】筺体Ａ１５１には、半円筒状の筺体側固定
部１５６が設けられ、筺体側固定部１５６の内側には導
電線プレート１５５が取り付けられている。導電線プレ
ート１５５は金属基材表面に、絶縁層１５２と銀−白金
の導電線１５３が焼成されている。

【０１２５】一方、感圧素子１３２・内蔵アンプ１３３
・コネクタ１３４は、信号ターミナル１４４や信号端子
１４５が導電線１５３に接触するように筺体側固定部１
５６に取り付けられている。

【０１２６】このように、感圧素子１３２・内蔵アンプ
１３３・コネクタ１３４を筺体側固定部１５６に取り付
けるだけで、各信号ターミナル・信号端子間の接続も終
了する。

【０１２７】また、導電線１５３や絶縁層１５２を筺体
側固定部１５６に直接形成するのではなく、導電線プレ
ート１５５を用いると、筺体Ａ１５１の材質の選択にも
自由度ができ、筺体側固定部１５６の形状にも自由度が
増す。

【０１２８】尚、本実施例では、導電線プレートを金属
基材表面に絶縁層と銀−白金の導電線パターンを焼成し
た物としたが、アルミナなどの絶縁基板に導電線パター
ンを形成した物でもよく、また絶縁フィルム表面に導電
線パターンを形成した物でもよい。

【０１２９】（第１２実施例）図１２は本発明の第１２
の実施例における、センサの横断面図で、感圧素子や内
蔵回路を覆っている上部筺体を、取り去った状態を示し
ている。

【０１３０】感圧素子１６２の周囲は筺体Ａ１６１に固
定される。取り付け部１６６は筺体Ａ１６１とは別部品
として作られ、感圧素子１６２が筺体Ａ１６１に取り付
けられた後、取り付け部１６６は筺体Ａ１６１に固定さ
れ、筺体Ａ１６１と一体となる。

【０１３１】その後、感圧素子１６２の信号端子１４５
が、導電線プレート１５５の導電線に接触するように、
取り付け部１６６に導電線プレート１５５を取り付け
る。そして、内部回路１３３とコネクタ１３４の信号タ
ーミナル１４４や信号端子１４５が、導電線プレート１
５５の導線線に接触するように、内部回路１３３とコネ
クタ１３４を取り付け部１６６に固定する。

【０１３２】このように、感圧素子のみを筺体Ａに取り
付け、内部回路やコネクタを取り付ける取り付け部を別
部材とすることにより、円板状の感圧素子でも組立が自
動化できるなど、感圧素子形状の自由度が大きく向上す
る。

【０１３３】尚、本実施例では、導電線プレートを金属
基材表面に絶縁層と銀−白金の導電線パターンを焼成し
た物としたが、アルミナなどの絶縁基板に導電線パター
ンを形成した物でもよく、また絶縁フィルム表面に導電
線パターンを形成した物でもよい。また、取り付け部を
ベット状とし、取り付け部に直接絶縁層と導電線を形成
してもよい。

【０１３４】また、本願発明を、燃焼圧センサへの実施
を例にとり説明を行ったが、本願発明は、燃焼圧の測定
に限定されることなく、その他、多くの圧力測定に使用
できることは明かである。

【０１３５】

【発明の効果】以上のように、本願発明によれば、セン
サ筺体を複数個に分割し、その内の１個の筺体の先端に
ダイアフラムを設け、この先端ダイアフラム裏面に感圧
素子の圧力伝達部または圧力伝達部材を固定し、感圧素
子は先端ダイアフラムと反対側の筺体端部に取り付け
る。従って、筺体と感圧素子の接合部を外部に露出させ
ることができる。このことにより、容易でしかも確実・
低コストで感圧素子を筺体に強固に接合することができ
る。

【０１３６】また、板状の感圧素子を取り付ける筺体側
の固定部の共振周波数を、感圧素子のみの主共振周波数
の２倍以上になるように、筺体側固定部の剛性を確保す
ることにより、先端ダイアフラムに印加された圧力によ
る歪は、感圧素子の感歪部にほぼ集中し、十分な圧力感
度を確保できる。

【０１３７】また、板状感圧素子の圧力伝達部の先端ダ
イアフラムとの接触面の角を面取りすることにより、先
端ダイアフラムの裏面から圧力伝達部の先端面が受ける
反力を小さくできるため、感圧素子の感歪部の撓みを大
きくでき、圧力感度を向上できる。

【０１３８】また、感圧素子が取り付けられている筺体
と、他の筺体の接合部を、感圧素子と筺体の接合部から
遠ざけることにより、感歪抵抗体が筺体同士の接合に要
したエネルギからダメージを受けることを防止でき、ま
た感圧素子に残留応力が印加されることも防止できるた
め、高精度で経時変化の無いセンサを実現できる。

【０１３９】また、板状金属基材に複数個分の絶縁層や
感歪抵抗体を一度に形成し、円板状感圧素子に切り抜い
た後、圧力伝達部材を取り付けるため、感歪抵抗体形成
の製造コストを低減できる。

【０１４０】また、切り抜かれた円板状感圧素子への圧
力伝達部材の取り付けにはレーザ溶接を用い、その際、
パルスレーザでは１パルス当りのエネルギを金属基材厚
の２乗で除した値が１Ｊ／ｍｍ²以下とし、連続レーザ
ではビールパワーを金属基材厚の２乗で除した値が１０
Ｗ／ｍｍ²以下とする事により、感歪抵抗体へのダメー
ジを最小限度に抑え、安定した抵抗値の感歪抵抗体を有
する感圧素子を実現できる。

【０１４１】また、円形にカットする前の板状金属基材
に圧力伝達部材を取り付け、その後に絶縁層・抵抗体を
形成することにより、圧力伝達部材取り付けによる感歪
抵抗体への影響を更に低減できる。また、この方法でも
複数個の素子を同時に作製することができるため、素子
製造コストを削減できる。

【０１４２】また、筺体先端から感圧素子まで、燃焼圧
力を伝達するための圧力導管の、内径を圧力導管の長さ
で除した値を、０.５以下でかつ０.２以上とすることに
より、燃焼の熱から感圧素子を保護できしかも、圧力導
管内での気柱振動を抑制することができる。

【０１４３】また、筺体先端から感圧素子まで、燃焼圧
力を伝達するための圧力導管の形状を、圧力導管入口側
の内径が感圧素子側の内径より大きい円錐面にすること
によって、燃焼の熱から感圧素子を保護できしかも、圧
力導管内での気柱振動を抑制することができる。

【０１４４】また、円板状感圧素子の下面と、筺体との
間に隙間を設けることにより、感圧素子を圧力導管側へ
も撓み易くでき、負圧に対する感度を向上できる。

【０１４５】また、複数の内の１つの筺体に、感圧素子
・内蔵回路・コネクタを取り付ける固定部を設け、感圧
素子・内蔵回路・コネクタを同一の筺体に取り付けた
後、他の筺体を取り付け、感圧素子・内蔵回路・コネク
タを覆うことにより、組立の自動化が容易にでき、各々
の信号端子間または信号ターミナル間の接合の信頼性も
向上できる。また、感圧素子・内蔵回路・コネクタの保
護を向上できる。

【０１４６】また、内蔵回路・コネクタを固定するため
の取り付け部を、感圧素子を取り付けた筺体に取り付
け、筺体・感圧素子・内蔵回路・コネクタを一体のもの
とした後、他の筺体部分を取り付け、筺体・感圧素子・
内蔵回路・コネクタを覆うことにより、組立の自動化が
容易にでき、各々の信号端子間または信号ターミナル間
の接合の信頼性も向上できる。また、感圧素子・内蔵回
路・コネクタの保護を向上できる。

【０１４７】また、感圧素子・内蔵回路・コネクタを取
り付ける固定部の表面に、導電線部を形成し、感圧素子
・内蔵回路・コネクタの信号端子または信号ターミナル
の接合を行うことにより、固定部に感圧素子・内蔵回路
・コネクタを取り付けるだけで電気的接合のできるた
め、センサの組立を非常に簡素化できる。

【０１４８】また、感圧素子・内蔵回路・コネクタを取
り付ける固定部や、内蔵回路・コネクタだけを固定する
取り付け部に、導電線を形成したプレートまたはフィル
ムを取り付け、そこに感圧素子・内蔵回路・コネクタの
信号端子または信号ターミナルを接続することによっ
て、感圧素子・内蔵回路・コネクタを同一の固定部に取
り付けできないような場合や直接導電線を形成できない
材質に対しても、取り付け部に内蔵回路やコネクタを取
り付けるだけで電気的接合ができ、センサの組立を非常
に簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の圧力センサの第１実施例の構成を示す断
面図

【図２】本願の圧力センサの第２実施例の構成を示す断
面図

【図３】本願の圧力センサの第３実施例の素子部拡大斜
視図

【図４】本願の圧力センサの第４実施例の説明図

【図５】本願の圧力センサの第５実施例の感圧素子の説
明図

【図６】本願の圧力センサの第６実施例の構成を示す断
面図

【図７】本願の圧力センサの第７実施例の構成を示す断
面図

【図８】本願の圧力センサの第８実施例の構成を示す断
面図

【図９】本願の圧力センサの第９実施例の構成を示す断
面図

【図１０】本願の圧力センサの第１０実施例の構成を示
す断面図

【図１１】本願の圧力センサの第１１実施例の構成を示
す断面図

【図１２】本願の圧力センサの第１２実施例の構成を示
す断面図

【図１３】第１の従来例における燃焼圧センサの断面図

【図１４】従来例におけるブリッジ回路の原理図

【図１５】第２の従来例における燃焼圧センサの断面図

【図１６】第２の従来例における感圧素子の拡大斜視図

【符号の説明】

１１感圧素子１２固定部１３感歪部１４圧力伝達部材１５筺体Ａ１６感歪抵抗体１７先端ダイアフラム１８薄肉部１９筺体２２０内蔵回路２１コネクタ２２筺体３２３固定部ａ２４固定部ｂ２５筺体ａ２６筺体側固定部ａ２７筺体ｂ２８筺体側固定部ｂ２９感圧素子ａ３０感圧素子ｂ３１感圧素子３４圧力伝達部ａ３５圧力伝達部ｂ３６面取り部４１筺体４２感歪抵抗体４３絶縁層４４感歪ダイアフラム４６圧力伝達部材４７先端ダイアフラム４８レーザビーム４９金属基材５１レーザビーム５２金属基材６１感圧素子６２筺体Ａ６３圧力導管６４内蔵回路６５筺体２６６筺体３６７コネクタ６８絶縁層６９感歪抵抗体７１感圧素子７２筺体２７３圧力導管８１感圧素子８２筺体Ａ８３圧力導管８４隙間９１筺体９２感歪抵抗体９３絶縁層９４感歪ダイアフラム９６圧力伝達部材９７先端ダイアフラム１１１感圧素子１１２固定部１１３感歪部１１４圧力伝達部１１５筺体１１６感歪抵抗体１１７先端ダイアフラム１３１筺体Ａ１３２感圧素子１３３内蔵回路１３４コネクタ１３５筺体側固定部１３６先端ダイアフラム１３７レーザビーム１３８筺体２１４１筺体Ａ１４２絶縁層１４３導電線１４４信号ターミナル１４５信号端子１４６筺体側固定部１５１筺体Ａ１５２絶縁層１５３導電線１５５導電線プレート１５６筺体側固定部１６１筺体Ａ１６２感圧素子１６６取り付け部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の筺体より構成され、前記複数筺体の
内の１つである先端に先端ダイアフラムを有する筺体
と、表面に感歪抵抗体が形成されたガラス層を表面に備
えた板状金属基材からなる感圧素子を有し、前記感圧素
子先端が前記先端ダイアフラム固定され、かつ前記感歪
抵抗体に対して前記先端ダイアフラムと反対方向の一部
を前記筺体に固定され、かつ前記感圧素子と前記筺体の
固定部を他の筺体で覆うように、前記筺体と前記他の筺
体を固定し筺体全体を組み立てることを特徴とする圧力
センサ。
【請求項２】先端にダイアフラムを有する筺体と、前記
筺体内部にありガラス層を表面に備えた板状金属基材か
らなり、表面に感歪抵抗体が形成された感歪部と、前記
先端ダイアフラムの圧力を前記感歪部に伝達する圧力伝
達部と前記感歪部に対し前記圧力伝達部と反対側にあり
前記筺体に固定された固定部よりなる感圧素子を有する
圧力センサであって、前記感圧素子の前記固定部と接合
されている前記筺体側の固定部の共振周波数が、前記感
圧素子単体での共振周波数の２倍以上の周波数であるこ
とを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】筺体の先端に設けられた先端ダイアフラム
と、ガラス層を表面に備えた板状金属基材からなり、表
面に感歪抵抗体が形成された感歪部と、前記先端ダイア
フラムの圧力を前記感歪部に伝達する圧力伝達部を有
し、前記感歪部が前記圧力伝達部よりも板厚が薄く加工
された薄肉部である感圧素子を前記筺体内部に備え、前
記圧力伝達部の先端が前記先端ダイアフラムに固定さ
れ、他端が前記筺体に固定されている圧力センサであっ
て、前記圧力伝達部と前記先端ダイアフラムの接触面の
外周辺の内、前記感圧素子の板厚方向の中心線に対し、
前記薄肉部の開口方向と逆方向の角を面取りしているこ
とを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】複数の筺体より構成され、前記複数筺体の
内の１つの筺体に感圧素子が固定され、前記感圧素子と
前記筺体の接合部を覆うように他の筺体を前記筺体に取
り付けることにより複数の筺体を組み立てる圧力センサ
において、前記複数筺体の接合位置を前記筺体と前記感
圧素子の接合部より、センサの先端側または先端と反対
側にずらせた位置に置くことを特徴とする、請求項１、
２または３記載の圧力センサ。
【請求項５】感圧素子、内蔵回路、コネクタを決められ
た順序で取り付ける固定部が複数の筺体の内の１つの感
圧素子と一体構造のものであることを特徴とする、請求
項１、３または４記載の圧力センサ。
【請求項６】複数の筺体の内の感圧素子が固定される筺
体と、内蔵回路、コネクタを決められた順序で固定する
取り付け部を前記筺体に取り付けたことを特徴とする請
求項１、３または４記載の圧力センサ。
【請求項７】複数の筺体から構成され、感圧素子、内蔵
回路、コネクタと取り付ける固定部を有する筺体、また
は内蔵回路、コネクタを固定するための取り付け部が固
定され、さらに感圧素子が固定された筺体を有する圧力
センサであって、前記固定部または前記取り付け部で前
記感圧素子・前記内蔵回路・前記コネクタの信号端子ま
たは信号ターミナルに面する部分に、表面に導電体印刷
または導電箔により導電線が形成された絶縁プレートま
たは絶縁層を有するプレートまたは絶縁フィルムを取り
付け、前記プレートまたは前記フィルムの導電線部に前
記信号端子または前記信号ターミナルを接触または接着
または半田付けすることで電気的接続を行うことを特徴
とする請求項５または６記載の圧力センサ。
【請求項８】複数の筺体から構成され、感圧素子、内蔵
回路、コネクタと取り付ける固定部を有する筺体、また
は内蔵回路、コネクタを固定するための取り付け部が固
定され、さらに感圧素子が固定された筺体を有する圧力
センサであって、前記感圧素子・前記内蔵回路・前記コ
ネクタの信号端子または信号ターミナルに面する前記固
定部または前記取り付け部の表面に絶縁層を設け、前記
絶縁層表面に導電体印刷または導電箔により導電線を形
成し、前記導電線部に前記信号端子または前記信号ター
ミナルを接触または接着または半田付けすることで電気
的接続を行うことを特徴とする請求項５または６記載の
圧力センサ。
【請求項９】複数の筺体で構成され、前記複数筺体の内
の１つで先端にダイアフラムを有する筺体と、表面に感
歪抵抗体が形成されたガラス層を片面に備えた円板状の
金属基材からなる感圧素子と、一端が前記先端ダイアフ
ラムと接合され他端が前記感圧素子にレーザ溶接により
接合された圧力伝達部材を有し、前記感圧素子が前記筺
体に固定されている圧力センサであって、前記感圧素子
に前記圧力伝達部材をパルスレーザ溶接する際の１パル
ス当りのレーザビームエネルギを前記感圧素子の金属基
材厚の２乗で除した値が１Ｊ／ｍｍ²以下であるか、ま
たは連続ビームレーザ溶接する際のレーザビームパワー
を前記感圧素子の金属基材厚の２乗で除した値が１０Ｗ
／ｍｍ²以下であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１０】先端にダイアフラムを有する筺体と、表
面に感歪抵抗体が形成されたガラス層を片面に備えた円
板状の金属基材からなる感圧素子と、一端が前記先端ダ
イアフラムと接合され他端が前記感圧素子と接合された
圧力伝達部材を有する圧力センサであって、前記円板状
金属基材よりも大きい板状金属基材に複数の圧力伝達部
材を取り付けた後、板状金属基材の圧力伝達部材の取り
付けられた側の反対側にガラス層を設け、前記ガラス層
の表面に感歪抵抗体を形成し、複数の前記感圧素子を分
離・作製することを特徴とする圧力センサ。
【請求項１１】表面に感歪抵抗体が形成されたガラス層
を表面に備えた円板状金属基材からなる感圧素子と、先
端から前記感圧素子まで燃焼圧力を伝達する圧力導管が
設けられた筺体を有する圧力センサであって、前記圧力
導管の内径を圧力導管の長さで除した値が０.５以下で
あり、かつ０.２以上であることを特徴とする圧力セン
サ。
【請求項１２】表面に感歪抵抗体が形成されたガラス層
を表面に備えた円板状金属基材からなる感圧素子と、先
端から前記感圧素子まで燃焼圧力を伝達する圧力導管が
設けられた筺体を有する圧力センサであって、前記圧力
導管の入口側内径が前記感圧素子側の内径よりも大きい
円錐面で構成された圧力導管であることを特徴とする圧
力センサ。
【請求項１３】表面に感歪抵抗体が形成されたガラス層
を表面に備えた円板状金属基材からなる感圧素子と、先
端から前記感圧素子まで燃焼圧力を伝達する圧力導管が
設けられた筺体を有する圧力センサであって、前記感圧
素子と前記筺体の間に隙間を設けて、前記感圧素子を前
記筺体に取り付けたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項１４】複数の筺体より構成され、前記複数筺体
の内の１つの筺体に感圧素子が固定され、前記感圧素子
と前記筺体の接合部を覆うように他の筺体を前記筺体に
取り付けることにより、複数の筺体を組み立てる圧力セ
ンサであって、前記複数筺体の接合位置を前記筺体と前
記感圧素子の接合部より、センサの先端側または先端と
反対側にずらせた位置に置くことを特徴とする、請求項
９〜１３の何れかに記載の圧力センサ。
【請求項１５】複数の筺体の内の感圧素子が固定される
筺体と、内蔵回路、コネクタを決められた順序で固定す
る取り付け部を前記筺体に取り付けたことを特徴とする
請求項９〜１４の何れかに記載の圧力センサ。
【請求項１６】複数の筺体から構成され、感圧素子、内
蔵回路、コネクタと取り付ける固定部を有する筺体、ま
たは内蔵回路、コネクタを固定するための取り付け部が
固定され、さらに感圧素子が固定された筺体を有する圧
力センサであって、前記固定部または前記取り付け部で
前記感圧素子・前記内蔵回路・前記コネクタの信号端子
または信号ターミナルに面する部分に、表面に導電体印
刷または導電箔により導電線が形成された絶縁プレート
または絶縁層を有するプレートまたは絶縁フィルムを取
り付け、前記プレートまたは前記フィルムの導電線部に
前記信号端子または前記信号ターミナルを接触または接
着または半田付けすることで電気的接続を行うことを特
徴とする請求項１５記載の圧力センサ。
【請求項１７】複数の筺体から構成され、感圧素子、内
蔵回路、コネクタと取り付ける固定部を有する筺体、ま
たは内蔵回路、コネクタを固定するための取り付け部が
固定され、さらに感圧素子が固定された筺体を有する圧
力センサであって、前記感圧素子・前記内蔵回路・前記
コネクタの信号端子または信号ターミナルに面する前記
固定部または前記取り付け部の表面に絶縁層を設け、前
記絶縁層表面に導電体印刷または導電箔により導電線を
形成し、前記導電線部に前記信号端子または前記信号タ
ーミナルを接触または接着または半田付けすることで電
気的接続を行うことを特徴とする請求項１５記載の圧力
センサ。