JP2019113382A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出できる圧力センサを提供する。【解決手段】先端筒状部１１を有するハウジング１０、ハウジング内に収容される圧電体３２を含む圧力計測部３０、先端筒状部の内側に配置されて力計測部に向けて伸長する内側筒状部２２及び内側筒状部と一体形成されて圧力計測部に当接する受圧底部２３を有する有底状のダイヤフラム２０を備えた圧力センサにおいて、内側筒状部２２を圧力媒体から遮蔽すると共に受圧底部２３を圧力媒体に曝すように形成された遮熱カバー部材７０，１７０を設けた。これによれば、熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、圧力媒体の圧力を検出する圧力センサに関し、特に、エンジンの燃焼室内における燃焼ガス等の如く、高温圧力媒体の圧力を検出する圧力センサに関する。

従来の圧力センサとしては、先端筒状部を有する筒状のハウジング、ハウジング内に収容された計測部、ハウジングを閉塞すると共に圧力媒体の圧力を計測部に伝達する圧力伝達部材を備え、圧力伝達部材として、先端筒状部の内側に配置される内側筒状部及び受圧底部を有する凹状のダイヤフラムを採用した圧力センサが知られている（例えば、特許文献１）。

この圧力センサにおいては、高温の燃焼ガスの圧力がダイヤフラムに加わると、ダイヤフラムの受圧底部を介して計測部にその圧力が伝達され、計測部の圧電体によりその圧力に応じた信号が出力されるようになっている。

この圧力センサでは、先端筒状部及びダイヤフラムが高温の燃焼ガスに直接曝される構造であるため、ダイヤフラムに内側筒状部を設けることで熱変形による測定誤差を抑制する構造になっているものの、測定誤差を更に小さくするように改善する余地がある。

特開２０１６−２０５８４２号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出できる、圧力センサを提供することにある。

本発明の圧力センサは、先端筒状部を有するハウジングと、ハウジング内に収容される圧電体を含む圧力計測部と、先端筒状部の内側に配置されて圧力計測部に向けて伸長する内側筒状部及び内側筒状部と一体形成されて圧力計測部に当接する受圧底部を有する有底状のダイヤフラムと、内側筒状部を圧力媒体から遮蔽すると共に受圧底部を圧力媒体に曝すように形成された遮熱カバー部材とを備える、構成となっている。

上記構成をなす圧力センサにおいて、遮熱カバー部材は、内側筒状部の内壁面を覆うように配置される筒状カバー部と、受圧底部を露出させる開口部とを含む、構成を採用してもよい。

上記構成をなす圧力センサにおいて、遮熱カバー部材は、筒状カバー部に連続して形成されると共に開口部を画定する環状底部を有し、筒状カバー部は、内側筒状部に対して所定の隙間をおいて配置され、環状底部は、受圧底部に密接するように配置されている、構成を採用してもよい。

上記構成をなす圧力センサにおいて、遮熱カバー部材の筒状カバー部は、受圧底部に向かうその一端側において開口部を画定すると共に受圧底部に非接触でかつ内側筒状部に密接するように配置されている、構成を採用してもよい。

上記構成をなす圧力センサにおいて、ダイヤフラムは、内側筒状部に連続して形成され先端筒状部の端面に固定される環状フランジ部を有し、遮熱カバー部材は、筒状カバー部に連続して形成され環状フランジ部に重ねて固定されるフランジカバー部を含む、構成を採用してもよい。

上記構成をなす圧力センサにおいて、ダイヤフラムは、内側筒状部から環状フランジ部に連続する曲げ領域を含み、遮熱カバー部材は、筒状カバー部からフランジカバー部に連続する曲げカバー領域を含み、遮熱カバー部材の曲げカバー領域は、ダイヤフラムの曲げ領域に対して、所定の隙間をおいて配置されている、構成を採用してもよい。

上記構成をなす圧力センサにおいて、ダイヤフラムの内側筒状部は、先端筒状部の内壁面に対して所定の隙間をおいて配置されている、構成を採用してもよい。

上記構成をなす圧力センサにおいて、圧力計測部は、先端筒状部の先端側から順次積層された第１電極、圧電体、及び第２電極を有し、ダイヤフラムは、第１電極を兼ねる、構成を採用してもよい。

上記構成をなす圧力センサによれば、熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出できる圧力センサを得ることができる。

本発明に係る圧力センサの一実施形態を示す断面図である。 図１に示す圧力センサにおいて、先端筒状部を有するハウジング、ダイヤフラム、遮熱カバー部材、圧力計測部等を示す部分拡大断面図である。 図１に示す圧力センサにおいて、ダイヤフラム及び遮熱カバー部材を示す分解斜視図である。 図１に示す圧力センサにおいて、先端筒状部、ダイヤフラム、及び遮熱カバー部材の相互関係を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る圧力センサの他の実施形態を示す部分拡大断面図である。 図５に示す圧力センサにおいて、ダイヤフラム及び遮熱カバー部材を示す分解斜視図である。 図５に示す圧力センサにおいて、先端筒状部、ダイヤフラム、及び遮熱カバー部材の相互関係を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る圧力センサと遮熱カバー部材を備えない圧力センサとで、センサ出力を比較したグラフである。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この実施形態に係る圧力センサは、エンジンのシリンダヘッドＨに取り付けられて、圧力媒体として、燃焼室内の燃焼ガスの圧力を検出するものである。
この圧力センサは、図１及び図２に示すように、ハウジング１０、ダイヤフラム２０、圧力計測部３０、押え部材４０、リード線５０、コネクタ６０、遮熱カバー部材７０を備えている。

ハウジング１０は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて、軸線Ｓ方向に伸長する内部空間Ａを画定する多段円筒状に形成されている。
そして、ハウジング１０は、先端筒状部１１、シール部１２、雄ネジ部１３、開口端部１４、内壁面１５，１６、雌ネジ部１７を備えている。

先端筒状部１１は、シール部１２から軸線Ｓ方向の先端側に位置する領域で、同一肉厚の円筒状に形成され、端面１１ａ、内壁面１６と同一径の内壁面１１ｂを備えている。
先端筒状部１１は、その外壁面がシリンダヘッドＨの取付け孔の内周面Ｈ１に近接又は密接して配置され、燃焼ガスに曝され難いようになっている。

シール部１２は、先端筒状部１１の端面１１ａから軸線Ｓ方向に後退した所定位置において円錐面状に形成されており、シリンダヘッドＨのシール面Ｈ２に当接して燃焼室ＣＨ内の燃焼ガスが漏れるのを防止する役割をなす。
雄ネジ部１３は、シリンダヘッドＨに設けられた取付け孔の雌ネジ部Ｈ３と螺合させてハウジング１０を固定するべく、シール部１２から軸線Ｓ方向に後退した拡径領域に形成されている。
開口端部１４は、押え部材４０等を取り付ける際の挿入口として機能すると共に、スペーサ６１を介してコネクタ６０が固定されるように形成されている。

内壁面１５は、押え部材４０を挿入し得る内径寸法をなす円筒状の内周面として形成されている。
内壁面１６は、内壁面１５よりも小径の内径寸法をなす円筒状の内周面として形成され、この領域において圧力計測部３０が収容されるようになっている。
雌ネジ部１７は、押え部材４０を螺合させて固定するべく、内壁面１５と内壁面１６の間の領域に形成されている。

ダイヤフラム２０は、析出硬化性を有し、板厚ｔ１のステンレス鋼板等の金属材料を用いて、プレス加工により鍔付き凹状に形成されている。板厚ｔ１は、例えば、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ程度である。
そして、ダイヤフラム２０は、環状フランジ部２１、内側筒状部２２、受圧底部２３、曲げ領域２４を備えている。

環状フランジ部２１は、先端筒状部１１の端面１１ａを覆うように接合されるべく、先端筒状部１１の外径と略同一の外径をなす円環板状に形成されている。
そして、環状フランジ部２１は、端面１１ａに対して溶接等により固定されている。

内側筒状部２２は、先端筒状部１１の内壁面１１ｂの内径よりも小さい外径をなし、先端筒状部１１の内側に配置されて圧力計測部３０に向けて軸線Ｓ方向に伸長する円筒状に形成されている。
すなわち、内側筒状部２２は、先端筒状部１１の内壁面１１ｂに対して、所定の隙間Ｃ１をおいて配置されるように形成されている。
ここで、隙間Ｃ１は、先端筒状部１１の内壁面１１ｂから内側筒状部２２への伝熱を抑えて、熱の影響を防止できるような寸法に設定されている。

受圧底部２３は、内側筒状部２２と一体形成されて圧力計測部３０の圧電体３２に当接する円板状に形成されている。
受圧底部２３は、軸線Ｓ方向における燃焼ガスの圧力を受ける機能をなす領域であり、圧力計測部３０の圧電体３２と密接して配置され、燃焼ガスの圧力に応じた荷重を直接的に圧電体３２に伝達するようになっている。
曲げ領域２４は、環状フランジ部２１と内側筒状部２２を一体的に連続させる領域であり、所定の曲率半径Ｒ１をなす湾曲面として形成されている。

圧力計測部３０は、圧電素子として機能するものであり、図２に示すように、先端筒状部１１の先端側から軸線Ｓ方向に順次積層された、第１電極３１、圧電体３２、第２電極３３を備えている。

第１電極３１は、導電性の金属材料により形成され、この実施形態においては、ダイヤフラム２０がその役割を兼ねている。
そして、第１電極３１すなわちダイヤフラム２０は、受圧底部２３が圧電体３２と密接して配置され、ハウジング１０とシリンダヘッドＨを介して、電気的にグランド（マイナス側）に接続される。

圧電体３２は、四角柱状に形成され、第１電極３１すなわちダイヤフラム２０の受圧底部２３と第２電極３３の間に挟み込まれて、軸線Ｓ方向において受けた荷重による歪に基づいて電気信号を出力するものであり、ピエゾ素子、酸化亜鉛、水晶等が適用される。
第２電極３３は、導電性の金属材料により円柱又は円板状に形成され、圧電体３２と密接して配置され、リード線５０を介して、電気的にプラス側に接続される。

上記の圧力計測部３０では、ダイヤフラム２０が第１電極３１を兼ねるため、専用の電極を設ける場合に比べて、部品点数を削減でき、構造を簡素化できる。
尚、この構成に限るものではなく、第１電極３１として、ダイヤフラム２０とは別の電極を介在させてもよい。

押え部材４０は、図２に示すように、ネジ部材４１、絶縁部材４２により構成されている。
ネジ部材４１は、析出硬化系やフェライト系のステンレス鋼等の金属材料を用いて略円柱状に形成され、ハウジング１０の雌ネジ部１７に螺合される雄ネジ部４１ａ、リード線５０を通す貫通孔４１ｂ、絶縁部材４２に当接する当接面４１ｃを備えている。
絶縁部材４２は、電気的に絶縁性の高い絶縁材料、例えば、アルミナ等を用いて略円柱状に形成され、ネジ部材４１の当接面４１ｃに当接する端面４２ａ、第２電極３３に当接する端面４２ｂ、リード線５０を通す貫通孔４２ｃを備えている。

そして、図１及び図２に示すように、圧力計測部３０が所定位置に配置された状態で、絶縁部材４２が嵌め込まれ、絶縁部材４２の上方からネジ部材４１が捩じ込まれることにより、圧力計測部３０に対して軸線Ｓ方向に予荷重が加えられ、又、圧力計測部３０がハウジング１０内の所定位置に位置決めされて保持されるようになっている。

リード線５０は、図１に示すように、圧力計測部３０の第２電極３３に電気的に接続され、絶縁部材４２の貫通孔４２ｃ、ネジ部材４１の貫通孔４１ｂ及びハウジング１０の内部空間Ａを通り、コネクタ６０に導かれている。
コネクタ６０は、レセプタクルとして形成され、スペーサ６１を介してハウジング１０の開口端部１４に結合されており、外部のコネクタ（プラグ）と着脱自在に接続されるようになっている。

遮熱カバー部材７０は、耐熱性及び低熱伝導性を備えた金属材料、例えば、析出硬化性を有するステンレス鋼板を用いて、プレス加工により鍔付き凹状に形成されている。板厚ｔ２は、例えば、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
そして、遮熱カバー部材７０は、図２及び図３に示すように、フランジカバー部７１、筒状カバー部７２、開口部７３ａを画定する環状底部７３、曲げカバー領域７４を備えている。

フランジカバー部７１は、環状フランジ部２１を覆うように接合されるべく、環状フランジ部２１の外径と略同一の外径をなす円環板状に形成されている。
そして、フランジカバー部７１は、環状フランジ部２１と一緒に先端筒状部１１の端面１１ａに対して溶接等により固定されている。

筒状カバー部７２は、内側筒状部２２の内壁面２２ａよりも小さい外径をなし、内側筒状部２２の内側に配置されて受圧底部２３に向けて軸線Ｓ方向に伸長する円筒状に形成されている。
すなわち、筒状カバー部７２は、内側筒状部２２の内壁面２２ａに対して、所定の隙間Ｃ２をおいて配置されるように形成されている。

環状底部７３は、筒状カバー部７２と一体形成されて、ダイヤフラム２０の受圧底部２３に当接すると共に、その中央領域において円形の開口部７３ａを画定するように形成されている。
開口部７３ａは、ダイヤフラム２０の受圧底部２３を露出させて燃焼ガスに曝すように形成されている。
曲げカバー領域７４は、フランジカバー部７１と筒状カバー部７２を一体的に連続させる領域であり、曲率半径Ｒ２（＜Ｒ１）をなす湾曲面として形成されている。

次に、上記構成をなす圧力センサの組み立てについて説明する。
先ず、ハウジング１０、ダイヤフラム２０、圧電体３２、リード線５０が接続された第２電極３３、ネジ部材４１、絶縁部材４２、コネクタ６０及びスペーサ６１、遮熱カバー部材７０が準備される。

続いて、ダイヤフラム２０がハウジング１０に組み付けられる。すなわち、環状フランジ部２１が先端筒状部１１の端面１１ａに接合されて保持される。
続いて、遮熱カバー部材７０がハウジング１０に組み付けられる。すなわち、筒状カバー部７２が内側筒状部２２に対向し、環状底部７３が受圧底部２３に対向するようにして、フランジカバー部７１が環状フランジ部２１に重ねて接合され保持される。
そして、フランジカバー部７１及び環状フランジ部２１が、先端筒状部１１の端面１１ａに一緒に溶接されて固定される。

続いて、圧電体３２、第２電極３３、絶縁部材４２、及びネジ部材４１が、順次重なるように開口端部１４からハウジング１０内に挿入される。
尚、圧電体３２、第２電極３３、及び絶縁部材４２は、予め積層されて仮組付けされていてもよい。
そして、ネジ部材４１が適宜捩じ込まれ、圧力計測部３０にセンサとしての直線特性を与えるべく所定の予荷重が加えられる。

続いて、スペーサ６１がハウジング１０の開口端部１４に固定され、導出されたリード線５０がコネクタ６０に接続され、コネクタ６０がスペーサ６１に連結される。
以上により、圧力センサの組付けが完了する。
尚、上記組み付け手順は、一例であって、これに限定されるものではなく、その他の組付け手順を採用してもよい。

上記構成をなす圧力センサにおいて、先端筒状部１１、ダイヤフラム２０、及び遮熱カバー部材７０は、図４に示される配置関係となる。
すなわち、ダイヤフラム２０は、環状フランジ部２１が先端筒状部１１の端面１１ａに固定され、内側筒状部２２が先端筒状部１１の内壁面１１ｂに対して隙間Ｃ１をおいて配置される。
これにより、先端筒状部１１から内側筒状部２２への伝熱を抑制ないし防止することができる。

また、遮熱カバー部材７０は、ダイヤフラム２０の外側に配置される。そして、フランジカバー部７１が環状フランジ部２１を覆うように重ねて固定され、筒状カバー部７２が隙間Ｃ２をおいて内側筒状部２２を覆い、環状底部７３が受圧底部２３の周縁近傍の領域に密接し、環状底部７３に設けられた開口部７３ａが受圧底部２３を露出させた状態となる。

したがって、ダイヤフラム２０の環状フランジ部２１は、遮熱カバー部材７０のフランジカバー部７１により燃焼ガスから遮蔽される。
また、ダイヤフラム２０の内側筒状部２２は、遮熱カバー部材７０の筒状カバー部７２及び環状底部７３により燃焼ガスから遮蔽される。
一方、受圧底部２３は、開口部７３ａを通して燃焼ガスに曝される。

これにより、燃焼ガスの熱は、実質的に遮熱カバー部材７０により遮断されて、ダイヤフラム２０側への伝熱が抑制され、受圧底部２３が燃焼ガスの圧力のみを受けることになる。
特に、内側筒状部２２が遮熱カバー部材７０により覆われているため、内側筒状部２２の軸線Ｓ方向における熱変形を防止できる。

一方、燃焼ガスの圧力は、開口部７３ａを通して受圧底部２３に直接作用するため、遮熱カバー部材７０の影響を受けることなく、受圧底部２３が燃焼ガスの圧力に応じて変形させられる。
尚、受圧底部２３は、燃焼ガスの熱にも曝されることになるが、その形状が薄板状であり、軸線Ｓ方向への熱変形は小さいため、予荷重に影響を及ぼすものではない。

また、遮熱カバー部材７０の曲げカバー領域７４は、ダイヤフラム２０の曲げ領域２４に対して隙間Ｃ３をおいて配置されている。
これにより、遮熱カバー部材７０が熱変形したとしても、両者の干渉やかじり等を防止することができる。

以上により、高温の圧力媒体に曝される測定環境下においても、ダイヤフラム２０の熱による変形を抑制することができ、ダイヤフラム２０の受圧底部２３と圧力計測部３０の圧電体３２との接触位置を所期の設定状態に維持することができる。
したがって、圧力計測部３０に付与されている予荷重の変動を防止して、予荷重の変動に起因する圧電体３２からの出力ノイズを防止することができる。
それ故に、熱変形等による測定誤差を抑制して、エンジンの燃焼室ＣＨ内の燃焼ガスの圧力を高精度に検出することができる。

すなわち、メカニズムとしては、仮に、ダイヤフラム２０が熱により変形すると、圧力計測部３０に付与されている予荷重が変動し、検出される圧力の精度が低下することになるが、本発明では、遮熱カバー部材７０によりダイヤフラム２０の熱よる変形が抑制されるため、熱遮断→ダイヤフラム２０の熱変形を抑制→予荷重の変動防止により、圧力を高精度に検出できる、というものである。

図５ないし図７は、本発明に係る圧力センサの他の実施形態を示すものであり、前述の遮熱カバー部材７０を変更した以外は、前述の実施形態と同一の構成をなすものである。したがって、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、組み立て手順についても前述実施形態と同様であり、その説明を省略する。
この実施形態に係る圧力センサは、ハウジング１０、ダイヤフラム２０、圧力計測部３０、押え部材４０、リード線５０、コネクタ６０、遮熱カバー部材１７０を備えている。

遮熱カバー部材１７０は、耐熱性及び低熱伝導性を備えた金属材料、例えば、析出硬化性を有するステンレス鋼板を用いて、プレス加工により鍔付き円筒状に形成されている。板厚ｔ２は、例えば、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
そして、遮熱カバー部材１７０は、図５及び図６に示すように、フランジカバー部１７１、筒状カバー部１７２、筒状カバー部１７２の一端側に画定された円形の開口部１７３、曲げカバー領域１７４を備えている。

フランジカバー部１７１は、環状フランジ部２１を覆うように接合されるべく、環状フランジ部２１の外径と略同一の外径をなす円環板状に形成されている。
そして、フランジカバー部１７１は、環状フランジ部２１と一緒に先端筒状部１１の端面１１ａに対して溶接等により固定されている。

筒状カバー部１７２は、内側筒状部２２の内壁面２２ａと同程度の外径をなし、内側筒状部２２の内側に配置されて受圧底部２３に向けて軸線Ｓ方向に伸長し、受圧底部２３に向かうその一端側において開口部１７３を画定する円筒状に形成されている。
すなわち、筒状カバー部１７２は、受圧底部２３に非接触でかつ内側筒状部２２の内壁面２２ａに密接して配置されるように形成されている。

開口部１７３は、ダイヤフラム２０の受圧底部２３を略全域に亘って露出させて、燃焼ガスに曝すように形成されている。
曲げカバー領域１７４は、フランジカバー部１７１と筒状カバー部１７２を一体的に連続させる領域であり、曲率半径Ｒ２（＜Ｒ１）をなす湾曲面として形成されている。

上記構成をなす圧力センサにおいて、先端筒状部１１、ダイヤフラム２０、及び遮熱カバー部材１７０は、図７に示される配置関係となる。
すなわち、ダイヤフラム２０は、環状フランジ部２１が先端筒状部１１の端面１１ａに固定され、内側筒状部２２が先端筒状部１１の内壁面１１ｂに対して隙間Ｃ１をおいて配置される。
これにより、先端筒状部１１から内側筒状部２２への伝熱を抑制ないし防止することができる。

また、遮熱カバー部材１７０は、ダイヤフラム２０の外側に配置される。そして、フランジカバー部１７１が環状フランジ部２１を覆うように重ねて固定され、筒状カバー部１７２が受圧底部２３に非接触でかつ内側筒状部２２に密接し、開口部１７３が受圧底部２３を露出させた状態となる。

したがって、ダイヤフラム２０の環状フランジ部２１は、遮熱カバー部材１７０のフランジカバー部１７１により燃焼ガスから遮蔽される。
また、ダイヤフラム２０の内側筒状部２２は、遮熱カバー部材１７０の筒状カバー部１７２により燃焼ガスから遮蔽される。
一方、受圧底部２３は、開口部１７３を通して燃焼ガスに曝される。

これにより、燃焼ガスの熱は、実質的に遮熱カバー部材１７０により遮断されて、ダイヤフラム２０側への伝熱が抑制され、受圧底部２３が燃焼ガスの圧力のみを受けることになる。
特に、内側筒状部２２が遮熱カバー部材１７０により覆われているため、内側筒状部２２の軸線Ｓ方向における熱変形を防止できる。

一方、燃焼ガスの圧力は、開口部１７３を通して受圧底部２３に直接作用するため、遮熱カバー部材１７０の影響を受けることなく、受圧底部２３が燃焼ガスの圧力に応じて変形させられる。
尚、受圧底部２３は、燃焼ガスの熱にも曝されることになるが、その形状が薄板状であり、軸線Ｓ方向への熱変形は小さいため、予荷重に影響を及ぼすものではない。

また、遮熱カバー部材１７０の曲げカバー領域１７４は、ダイヤフラム２０の曲げ領域２４に対して隙間Ｃ３をおいて配置されている。
これにより、遮熱カバー部材１７０が熱変形したとしても、両者の干渉やかじり等を防止することができる。

以上により、高温の圧力媒体に曝される測定環境下においても、ダイヤフラム２０の熱による変形を抑制することができ、ダイヤフラム２０の受圧底部２３と圧力計測部３０の圧電体３２との接触位置を所期の設定状態に維持することができる。
したがって、圧力計測部３０に付与されている予荷重の変動を防止して、予荷重の変動に起因する圧電体３２からの出力ノイズを防止することができる。
それ故に、熱変形等による測定誤差を抑制して、エンジンの燃焼室ＣＨ内の燃焼ガスの圧力を高精度に検出することができる。

また、遮熱カバー部材１７０は、筒状カバー部１７２が受圧底部２３に非接触であるため、筒状カバー部１７２の軸線Ｓ方向における長さ寸法の管理が簡単になり、遮熱カバー部材１７０を組み付ける際には、筒状カバー部１７２を内側筒状部２２に嵌合させるだけで、容易に組み付けることができる。

図８は、本発明に係る圧力センサと、遮熱カバー部材７０を廃止した圧力センサとで、エンジンの燃焼ガスの圧力を測定した比較試験データを示すグラフである。
ここで、比較試験の条件は、以下の通りである。
・使用エンジン：二気筒ガソリンエンジン、排気量１０００ｃｃ
・運転条件：エンジン回転数５０００ｒｐｍ、全負荷
・基準センサ：精密分析用センサ（ＡＶＬ社製）
・結果データ：点線→精密分析用センサ（実際の燃焼圧力）、実線→本発明の圧力センサ、一点鎖線→従来の圧力センサ
図８に示される結果から明らかなように、遮熱カバー部材７０を備えた本発明の圧力センサでは、従来の圧力センサに比べて、実際の燃焼圧力からのズレ量、すなわち、測定誤差が小さくなっている。
尚、遮熱カバー部材１７０を備えた本発明でも、図８に示す結果と同様の効果が得られる。
このように、本発明の圧力センサによれば、センサ精度が改善されて、エンジンの燃焼室内の燃焼ガス等の圧力媒体の圧力を高精度に検出することができる。

上記実施形態においては、ダイヤフラムとして、環状フランジ部２１が円環状をなし、内側筒状部２２が円筒状をなし、受圧底部２３が円板状をなすダイヤフラム２０を示したが、これに限定されるものではなく、先端筒状部１１の先端部に固定される形態であれば環状フランジ部以外の形態を採用してもよく、又、ハウジング１０の先端筒状部１１が円筒以外の筒形状であれば、それに適合する形状としてもよい。
この場合、遮熱カバー部材も、当該形態をなすダイヤフラムに適合する形態とするのが好ましい。

上記実施形態においては、ダイヤフラム２０が圧力計測部３０の第１電極３１を兼ねる構成を示したが、これに限定されるものではなく、第１電極３１として専用の電極を設ける構成を採用してもよい。

以上述べたように、本発明の圧力センサは、熱の影響を抑制して、高温の圧力媒体の圧力を高精度に検出できるため、特にエンジンの燃焼室内の燃焼ガス等の高温圧力媒体の圧力を検出する圧力センサとして適用できるのは勿論のこと、燃焼ガス以外の高温の圧力媒体あるいはその他の圧力媒体の圧力を検出する圧力センサとしても有用である。

１０ ハウジング
１１ 先端筒状部
１１ａ 端面
１１ｂ 内壁面
２０ ダイヤフラム
ｔ１ 板厚
２１ 環状フランジ部
２２ 内側筒状部
Ｃ１ 隙間
２２ａ 内壁面
２３ 受圧底部
２４ 曲げ領域
３０ 圧力計測部
３１ 第１電極
３２ 圧電体
３３ 第２電極
７０ 遮熱カバー部材
ｔ２ 板厚
７１ フランジカバー部
７２ 筒状カバー部
Ｃ２ 隙間
７３ 環状底部
７３ａ 開口部
７４ 曲げカバー領域
Ｃ３ 隙間
１７０ 遮熱カバー部材
１７１ フランジカバー部
１７２ 筒状カバー部
１７３ 開口部
１７４ 曲げカバー領域

Claims (8)

1. 先端筒状部を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に収容される圧電体を含む圧力計測部と、
   前記先端筒状部の内側に配置されて前圧力計測部に向けて伸長する内側筒状部及び前記内側筒状部と一体形成されて前記圧力計測部に当接する受圧底部を有する有底状のダイヤフラムと、
   前記内側筒状部を圧力媒体から遮蔽すると共に前記受圧底部を圧力媒体に曝すように形成された遮熱カバー部材とを備える、
   ことを特徴とする圧力センサ。
2. 前記遮熱カバー部材は、前記内側筒状部の内壁面を覆うように配置される筒状カバー部と、前記受圧底部を露出させる開口部とを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記遮熱カバー部材は、前記筒状カバー部に連続して形成されると共に前記開口部を画定する環状底部を有し、
   前記筒状カバー部は、前記内側筒状部に対して所定の隙間をおいて配置され、
   前記環状底部は、前記受圧底部に密接するように配置されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
4. 前記遮熱カバー部材の筒状カバー部は、前記受圧底部に向かうその一端側において前記開口部を画定すると共に前記受圧底部に非接触でかつ前記内側筒状部に密接するように配置されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
5. 前記ダイヤフラムは、前記内側筒状部に連続して形成され前記先端筒状部の端面に固定される環状フランジ部を有し、
   前記遮熱カバー部材は、前記筒状カバー部に連続して形成され前記環状フランジ部に重ねて固定されるフランジカバー部を含む、
   ことを特徴とする請求項２ないし４いずれか一つに記載の圧力センサ。
6. 前記ダイヤフラムは、前記内側筒状部から前記環状フランジ部に連続する曲げ領域を含み、
   前記遮熱カバー部材は、前記筒状カバー部から前記フランジカバー部に連続する曲げカバー領域を含み、
   前記曲げカバー領域は、前記曲げ領域に対して、所定の隙間をおいて配置されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
7. 前記ダイヤフラムの内側筒状部は、前記先端筒状部の内壁面に対して所定の隙間をおいて配置されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載の圧力センサ。
8. 前記圧力計測部は、前記先端筒状部の先端側から順次積層された第１電極、圧電体、及び第２電極を有し、
   前記ダイヤフラムは、前記第１電極を兼ねる、
   ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一つに記載の圧力センサ。

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