JP6499601B2 - 検出装置および検出システム - Google Patents

Description

本発明は、物理量を検出する検出装置および検出システムに関する。

例えば内燃機関を有する自動車等の装置では、装置内に、圧力や温度等を検出する複数の検出装置が搭載されている。そして、これらの検出装置による検出結果に基づき、ＥＣＵ（Engine Control Unit）と呼ばれる制御装置が、内燃機関の動作等に関する制御を行っている。

例えば特許文献１には、金属製の筐体（ハウジング）内に、圧力を検出する圧電素子と圧電素子の検出信号に処理を施す処理回路とを内蔵させるとともに、筐体と処理回路のグランドとを電気的に接続した圧力検出装置が記載されている。また、特許文献１には、圧力検出装置の筐体を、内燃機関のシリンダヘッド（金属製）と接触させることで、筐体およびシリンダヘッドを電気的に接続した状態で取り付けることが記載されている。さらに、特許文献１には、圧力検出装置と、圧力検出装置の処理回路から出力される出力信号に基づく制御を行う制御装置とを、制御装置から圧力検出装置に給電を行うための電線、圧力検出装置から制御装置に信号を送るための電線、および、制御装置と圧力検出装置とのグランドを共通にするための電線、を用いて接続することが記載されている。さらにまた、特許文献１には、制御装置のグランドと内燃機関のシリンダヘッドとを、シリンダヘッドとともに内燃機関を構成し、接地体としても機能するシリンダブロック（金属製）に接続することが記載されている。したがって、特許文献１における圧力検出装置の処理回路のグランドは、筐体およびシリンダヘッドを介してシリンダブロックと接続され、且つ、電線および制御装置を介してシリンダブロックと接続されていることになる。

特開２０１３−１５６１７１号公報

ここで、検出装置における処理回路のグランドと電気的に接続された筐体（導電体）を、導電体で構成された被装着体（例えばシリンダブロック）に取り付けることで筐体と被装着体とを導通させ、さらに、この被装着体を接地する構成を採用した場合、被装着体から筐体を介して、処理回路にノイズが侵入することがある。また、このような構成を採用した場合、筐体の外部から照射される電波等によって、処理回路にノイズが侵入することがある。そして、このようなノイズは、処理回路を誤動作させる要因となり得る。
本発明は、検出装置の処理回路に、外部から侵入してくるノイズの低減を図ることを目的とする。

本発明の検出装置は、物理量の変化を検出する検出素子と、前記検出素子が出力する検出信号に電気的な処理を施す処理回路と、導電性を有し且つ前記処理回路の少なくとも一部を覆うように配置され、当該処理回路のグランドに接続される導電部材と、
前記検出素子、前記処理回路および前記導電部材を収容し、当該検出素子、当該処理回路および当該導電部材と電気的に絶縁される筐体と、前記処理回路のグランドと前記導電部材とを、直流電流の通電を抑制しながら接続する直流抑制部とを含む。
ここで、前記処理回路のグランドと前記検出素子のグランドとが電気的に接続され、前記導電部材は、前記処理回路および前記検出素子を覆うように配置されるとよい。
また、他の観点から捉えると、本発明の検出装置は、物理量の変化を検出する検出素子と、前記検出素子が出力する検出信号に電気的な処理を施す処理回路と、導電性を有し且つ前記処理回路の少なくとも一部を収容するように配置され、前記処理回路のグランドに接続される第１筐体と、導電性を有し且つ前記第１筐体を収容する第２筐体と、絶縁性を有し且つ前記第１筐体と前記第２筐体との間に配置され、当該第１筐体と当該第２筐体とを電気的に絶縁する絶縁部材とを含み、前記第２筐体は前記第１筐体よりも導電性が高く、当該第１筐体は当該第２筐体よりも耐酸性が高いことを特徴とする。
また、前記第２筐体と前記検出素子との間に配置され、当該第２筐体と当該検出素子とを電気的に絶縁する他の絶縁部材をさらに含むとよい。
さらに、他の観点から捉えると、本発明の検出システムは、物理量の変化を検出する検出素子と、当該検出素子が出力する検出信号に電気的な処理を施す処理回路と、導電性を有し且つ当該処理回路の少なくとも一部を覆うように配置され、当該処理回路のグランドに接続される導電部材と、当該検出素子、当該処理回路および当該導電部材を収容し、当該検出素子、当該処理回路および当該導電部材と電気的に絶縁されるとともに、接地された伝導体に接触した状態で装着される筐体と、当該処理回路のグランドと当該導電部材とを、直流電流の通電を抑制しながら接続する直流抑制部とを含む検出装置と、前記処理回路に電源電圧を供給するための供給線と、当該処理回路から出力される出力信号を伝送するための伝送線と、前記導電部材または当該処理回路の前記グランドと接続するための接地線とを介して前記検出装置に接続されるとともに、当該接地線を介した系統とは異なる系統にて前記伝導体に接続され、当該検出装置に当該電源電圧を供給するとともに当該検出装置から入力される当該出力信号に処理を施す供給／処理装置とを含む。
さらにまた、他の観点から捉えると、本発明の検出システムは、物理量の変化を検出する検出素子と、当該検出素子が出力する検出信号に電気的な処理を施す処理回路と、導電性を有し且つ当該処理回路の少なくとも一部を収容するように配置され、当該処理回路のグランドに接続される第１筐体と、導電性を有し且つ当該第１筐体を収容するとともに、接地された伝導体に接触した状態で装着される第２筐体と、絶縁性を有し且つ当該第１筐体と当該第２筐体との間に配置され、当該第１筐体と当該第２筐体とを電気的に絶縁する絶縁部材とを含み、当該第２筐体は当該第１筐体よりも導電性が高く、当該第１筐体は当該第２筐体よりも耐酸性が高い検出装置と、前記処理回路に電源電圧を供給するための供給線と、当該処理回路から出力される出力信号を伝送するための伝送線と、前記第１筐体または当該処理回路の前記グランドと接続するための接地線とを介して前記検出装置に接続されるとともに、当該接地線を介した系統とは異なる系統にて前記伝導体に接続され、当該検出装置に当該電源電圧を供給するとともに当該検出装置から入力される当該出力信号に処理を施す供給／処理装置とを含む。

本発明によれば、検出装置の処理回路に、外部から侵入してくるノイズの低減を図ることができる。

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。 圧力検出装置の斜視図である。 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の拡大断面図である。 圧力検出装置に設けられた回路基板の概略構成図である。 制御装置のブロック図である。 接続ケーブルの断面図である。 圧力検出システムの電気的な接続構造を説明するための図である。 圧力検出システムの電気的な接続構造の第１の変形例を説明するための図である。 圧力検出システムの電気的な接続構造の第２の変形例を説明するための図である。 圧力検出システムの電気的な接続構造の第３の変形例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８０と、圧力検出装置２０と制御装置８０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。この連通孔１３ａの内部には雌ねじ（図示せず）が形成されており、圧力検出装置２０の外周面に形成された雄ねじ（図示せず）をねじ込むことで、内燃機関１０に対して圧力検出装置２０を取り付けている。なお、連通孔１３ａの両端部側には、シリンダヘッド１３と圧力検出装置２０との間に介在して、燃焼室Ｃ内の気密性を保つためのシール部材（図示せず）が設けられている。

［圧力検出装置の構成］
図２は、圧力検出装置２０の斜視図である。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の先端側の拡大断面図である。

検出装置の一例としての圧力検出装置２０は、物理量の一例としての圧力を検出する検出部３０と、検出部３０による圧力の検出に伴って得られた電気信号に各種処理を施す処理部５０とを有している。そして、この圧力検出装置２０は、図１に示す内燃機関１０に対し、検出部３０が燃焼室Ｃ（図１において下方）を向くとともに処理部５０が外部（図１において上方）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、図中左下に向かう側（検出部３０側）を圧力検出装置２０の「先端側」と称し、図中右上に向かう側（処理部５０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。

［検出部の構成］
検出部３０は、処理部５０に設けられた後端側筐体５１（詳細は後述する）の先端側とはめ合う先端側筐体３１と、先端側筐体３１の先端側に取り付けられたダイアフラムヘッド３２とを有している。

これらのうち、先端側筐体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。この先端側筐体３１は、導電性を有するともに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。この先端側筐体３１は、相対的に先端側に位置する第１先端側筐体３１１と、相対的に後端側に位置する第２先端側筐体３１２とを備えている。ここで、先端側筐体３１では、第１先端側筐体３１１の後端側の外周面と、第２先端側筐体３１２の先端側の内周面とを、レーザ溶接することで、両者を一体化させる構成となっている。そして、第１先端側筐体３１１の先端側には、レーザ溶接によってダイアフラムヘッド３２が取り付けられるとともに、第２先端側筐体３１２の後端側には、はめ合いによって後端側筐体５１が取り付けられる。なお、第２先端側筐体３１２の中心線方向中央部の外周面には、シリンダヘッド１３の連通孔１３ａ（図１参照）の内周面に設けられた雌ねじ（図示せず）と噛み合う雄ねじ（図示せず）が形成されている。

一方、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。この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。特に、この例では、ダイアフラムヘッド３２および上記先端側筐体３１を、同じ材料で構成している。このダイアフラムヘッド３２は、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と、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設けられた凹部３２ｂと、凹部３２ｂの存在により、結果として圧力受面３２ａの裏面の中央部から後端側に向けて突出する凸部３２ｃとを有している。このダイアフラムヘッド３２は、第１先端側筐体３１１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３２と第１先端側筐体３１１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。

また、検出部３０は、先端側筐体３１の内側に配置（収容）された、圧電素子３３、絶縁プレート３４、先端電極部材３５、後端電極部材３６、第１加圧部材３７、第２加圧部材３８、支持部材３９、絶縁パイプ４０、第１絶縁リング４１、第２絶縁リング４２、第３絶縁リング４３、第４絶縁リング４４および第５絶縁リング４５をさらに備えている。

検出素子の一例としての圧電素子３３は、全体として円柱状を呈する部材である。この圧電素子３３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。この圧電素子３３は、先端側筐体３１の内側であって、ダイアフラムヘッド３２の後端側に配置されている。この圧電素子３３は、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。ここで、圧電素子３３は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側であって、この第１加圧部材３７の内部に設けられた絶縁パイプ４０の内側に配置されている。また、圧電素子３３の外径は、この圧電素子３３を内部に収容する絶縁パイプ４０の内径よりもわずかに小さい。そして、圧電素子３３の先端側の面は、先端電極部材３５の後端側の面と接触している。一方、圧電素子３３の後端側の面は、後端電極部材３６の先端側の面と接触している。また、圧電素子３３の外周面は、絶縁パイプ４０の内周面と対峙している。このように、第１加圧部材３７の内周面と圧電素子３３の外周面との間に、絶縁パイプ４０を設けることにより、第１加圧部材３７および圧電素子３３は、直接には接触しない。

次に、圧電素子３３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３３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、ＬＧＴＡ）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。なお、本実施の形態の圧電素子３３では、圧電体としてランガサイト単結晶を用いている。

他の絶縁部材の一例としての絶縁プレート３４は、全体として円板状を呈する部材である。この絶縁プレート３４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。この絶縁プレート３４は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の先端側に存在する開口部を塞ぐ位置に配置されている。そして、絶縁プレート３４は、ダイアフラムヘッド３２の後端側であって、先端電極部材３５の先端側に配置されている。また、絶縁プレート３４の外径は、第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部の内径よりもわずかに小さく、ダイアフラムヘッド３２の凸部３２ｃの外径よりもわずかに大きい。そして、絶縁プレート３４の先端側の面は、ダイアフラムヘッド３２の凸部３２ｃと接触している。一方、絶縁プレート３４の後端側の面は、先端電極部材３５の先端側の面と接触している。また、絶縁プレート３４の外周面は、第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部の内周面と対峙している。

先端電極部材３５は、全体として円柱状を呈する部材である。この先端電極部材３５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。この先端電極部材３５は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。ただし、先端電極部材３５は、上述した圧電素子３３とは異なり、絶縁パイプ４０内に収容されていない。そして、先端電極部材３５は、絶縁プレート３４の後端側であって、圧電素子３３の先端側に配置されている。また、先端電極部材３５の外径は、この先端電極部材３５を内部に収容する第１加圧部材３７の内径よりもわずかに小さい。そして、先端電極部材３５の先端側の面は、絶縁プレート３４の後端側の面と第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部の裏側の面とに接触している。一方、先端電極部材３５の後端側の面は、圧電素子３３の先端側の面に接触している。また、先端電極部材３５の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と対峙している。

後端電極部材３６は、全体として円柱状を呈する部材である。この後端電極部材３６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。この後端電極部材３６は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。ここで、後端電極部材３６の先端側は、第１加圧部材３７の内部に設けられた絶縁パイプ４０の内側に配置されている。これに対し、後端電極部材３６の後端側は、この絶縁パイプ４０の外側に配置されている。この後端電極部材３６における後端側の面の中央部には、第２加圧部材３８の先端側を挿入するための座ぐり穴３６ａが形成されている。また、後端電極部材３６の外径は、圧電素子３３の外径とほぼ同じであって、絶縁パイプ４０の内径よりもわずかに小さい。そして、後端電極部材３６の先端側の面は、圧電素子３３の後端側の面と接触している。一方、後端電極部材３６の後端側の面は、第１絶縁リング４１の先端側の面と接触し、後端電極部材３６の後端側に設けられた座ぐり穴３６ａの底面は、第２加圧部材３８の先端側と接触している。また、後端電極部材３６の外周面の先端側は、絶縁パイプ４０の内周面と対峙している。これに対し、後端電極部材３６の外周面の後端側は、エアギャップを介して第１加圧部材３７の内周面と対向している。このように、第１加圧部材３７の内周面と後端電極部材３６の外周面との間に、絶縁パイプ４０およびエアギャップを設けることで、第１加圧部材３７と後端電極部材３６とは、直接には接触しない。

第１加圧部材３７は、全体として筒状を呈する部材である。この第１加圧部材３７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。この第１加圧部材３７は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側に設けられた開口部を塞ぐように絶縁プレート３４が配置され、その内部に、圧電素子３３、先端電極部材３５、後端電極部材３６、第２加圧部材３８、支持部材３９の先端側、絶縁パイプ４０および第１絶縁リング４１を収容している。そして、第１加圧部材３７は、ダイアフラムヘッド３２の後端側であって、処理部５０を構成する緩衝部材５５（詳細は後述する）の先端側に配置されている。また、第１加圧部材３７の外径は、中心線方向の位置によって異なるが、すべての位置において先端側筐体３１（より具体的には第１先端側筐体３１１）の内径よりも小さい。さらに、第１加圧部材３７の内径は、絶縁プレート３４、先端電極部材３５、絶縁パイプ４０（圧電素子３３、後端電極部材３６）および第１絶縁リング４１と対峙する部位では、これらの外径よりも大きく、支持部材３９と対峙する部位では、支持部材３９の外径よりもわずかに小さい。ここで、第１加圧部材３７の後端側の外周面と第１先端側筐体３１１の後端側の内周面との間には、相対的に先端側となる位置に第２絶縁リング４２が、相対的に後端側となる位置に第３絶縁リング４３が、それぞれ配置されている。そして、第１加圧部材３７の先端側の面（開口部の表側の面）は、ダイアフラムヘッド３２の後端側に設けられた凹部３２ｂと対峙している。一方、第１加圧部材３７の後端側は、緩衝部材５５の先端側に接触している。また、第１加圧部材３７の外周面の後端側は、第２絶縁リング４２の内周面と接触し、その最後端側は、エアギャップを介して第３絶縁リング４３と対峙している。さらに、第１加圧部材３７の外周面の先端側は、エアギャップを介して第１先端側筐体３１１の内周面と対峙している。このように、第１加圧部材３７の先端側の面とダイアフラムヘッド３２の裏面との間に、凹部３２ｂによるエアギャップを設け、且つ、第１加圧部材３７の外周面と先端側筐体３１の第１先端側筐体３１１の内周面との間に、第２絶縁リング４２を設けることで、先端側筐体３１およびダイアフラムヘッド３２と第１加圧部材３７とは、直接には接触しない。これに対し、第1加圧部材３７の内周面は、先端電極部材３５、絶縁パイプ４０、第1絶縁リング４１および支持部材３９の各外周面とは、直接に接触する。また、第1加圧部材３７の内周面は、圧電素子３３および後端電極部材３６の各外周面とは、直接には接触しない。

第２加圧部材３８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である。この第２加圧部材３８は、導電性を有するとともに先端側筐体３１よりも導電性が高い真ちゅう等の金属材料によって構成されている。この第２加圧部材３８は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側であって、第１加圧部材３７の内側に位置する支持部材３９および第１絶縁リング４１を通過して後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａに到達するように配置されている。そして、第２加圧部材３８は、後端電極部材３６の後端側であって、処理部５０に設けられた伝導部材５３（詳細は後述する）の先端側に配置されている。また、第２加圧部材３８の外径は、支持部材３９の先端側に設けられた開口部の内径、第１絶縁リング４１に設けられた貫通孔の内径、および、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａの内径よりも小さい。さらに、第２加圧部材３８の内径は、伝導部材５３の先端側に設けられた先端側凸部５３ａ（詳細は後述する）の外径よりも大きい。そして、第２加圧部材３８の先端側は、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａに挿入されることで後端電極部材３６と接触している。一方、第２加圧部材３８の後端側は、伝導部材５３の先端側凸部５３ａが挿入されることで伝導部材５３と接触している。また、第２加圧部材３８の外周面の先端側は、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａの内周面および第１絶縁リング４１の貫通孔の内周面に対峙している。さらに、第２加圧部材３８の外周面の後端側は、エアギャップを介して支持部材３９の内周面と対峙している。このように、支持部材３９の内周面と第２加圧部材３８との間に、エアギャップを設けることで、支持部材３９と第２加圧部材３８とは、直接には接触しない。

支持部材３９は、全体として筒状を呈する部材である。この支持部材３９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。この支持部材３９は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の内側に、その後端側は第１加圧部材３７の外側に、それぞれ位置している。また、支持部材３９は、その内部に、第２加圧部材３８の後端側を収容するとともに、処理部５０の先端側に位置する伝導部材５３および被覆部材５４（詳細は後述する）の先端側を収容している。そして、支持部材３９は、第１絶縁リング４１の後端側であって、処理部５０を構成する収容部材５６（詳細は後述する）の先端側に配置されている。また、支持部材３９の外径は、第１加圧部材３７の内径よりもわずかに大きい。さらに、支持部材３９の内径は、中心線方向の位置によって異なるが、すべての位置において処理部５０に設けられた伝導部材５３および被覆部材５４の外径よりも大きい。そして、支持部材３９の先端側の面（開口部の表側の面）は、第１絶縁リング４１の後端側の面と接触している。一方、支持部材３９の後端側の面は、エアギャップを介して被覆部材５４と対峙している。また、支持部材３９の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と接触している。さらに、支持部材３９の内周面は、エアギャップを介して第２加圧部材３８、伝導部材５３および被覆部材５４と対峙している。このように、支持部材３９の内周面と、第２加圧部材３８、伝導部材５３および被覆部材５４との間に、エアギャップを設けることで、支持部材３９と第２加圧部材３８、伝導部材５３および被覆部材５４とは、直接には接触しない。

絶縁パイプ４０は、全体として円筒状を呈する部材である。この絶縁パイプ４０は、絶縁性を有するＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer：液晶ポリマ）等の合成樹脂材料によって構成されている。この絶縁パイプ４０は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。この絶縁パイプ４０は、内部に、圧電素子３３と後端電極部材３６の先端側とを収容している。そして、絶縁パイプ４０は、先端電極部材３５の後端側であって、第１絶縁リング４１の先端側に配置されている。また、絶縁パイプ４０の外径は、第１加圧部材３７の内径よりもわずかに小さい。さらに、絶縁パイプ４０の内径は、圧電素子３３および後端電極部材３６のそれぞれの外径よりもわずかに大きい。そして、絶縁パイプ４０の先端側は、先端電極部材３５の後端側の面に対峙している。一方、絶縁パイプ４０の後端側は、第１絶縁リング４１の先端側の面に対峙している。また、絶縁パイプ４０の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と対峙している。さらに、絶縁パイプ４０の内周面は、圧電素子３３の外周面および後端電極部材３６の外周面と対峙している。このように、第１加圧部材３７と圧電素子３３および後端電極部材３６との間に、絶縁パイプ４０および絶縁パイプ４０によるエアギャップを設けることにより、第１加圧部材３７と圧電素子３３および後端電極部材３６とは、直接には接触しない。

第１絶縁リング４１は、全体として環状を呈する部材である。この第１絶縁リング４１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。この第１絶縁リング４１は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。この第１絶縁リング４１の中央部には、中心線方向に沿って第１絶縁リング４１を貫通する貫通孔が形成されている。また、第１絶縁リング４１の外径は、第１加圧部材３７の内径よりもわずかに小さい。さらに、第１絶縁リング４１の貫通孔の内径は、第２加圧部材３８の外径よりもわずかに大きい。そして、第１絶縁リング４１の先端側の面は、後端電極部材３６の後端側の面と接触している。一方、第１絶縁リング４１の後端側の面は、支持部材３９の先端側の面と接触している。また、第１絶縁リング４１の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と対峙している。さらに、第１絶縁リング４１の内周面は、第２加圧部材３８の外周と対峙している。

第２絶縁リング４２は、全体として環状を呈する部材である。この第２絶縁リング４２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。この第２絶縁リング４２は、先端側筐体３１の内側であって、第１加圧部材３７の後端側且つ外側に配置されている。この第２絶縁リング４２の中央部には、中心線方向に沿って第２絶縁リング４２を貫通する貫通孔が形成されている。また、第２絶縁リング４２の外径は、先端側筐体３１（より具体的には第１先端側筐体３１１）の内径よりもわずかに大きい。さらに、第２絶縁リング４２の内径は、第１加圧部材３７の外径よりもわずかに小さい。そして、第２絶縁リング４２の先端側の面は、第１加圧部材３７の外周面から外側に突出する突出部の後端側の面と接触している。一方、第２絶縁リング４２の後端側の面は、第３絶縁リング４３の先端側の面と接触している。また、第２絶縁リング４２の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第２絶縁リング４２の内周面は、第１加圧部材３７の外周面と接触している。

第３絶縁リング４３は、全体として環状を呈する部材である。この第３絶縁リング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。この第３絶縁リング４３は、先端側筐体３１の内側であって第１加圧部材３７の外側に配置されている。この第３絶縁リング４３の中央部には、中心線方向に沿って第３絶縁リング４３を貫通する貫通孔が形成されている。また、第３絶縁リング４３の外径は、先端側筐体３１（より具体的には第１先端側筐体３１１）の内径よりもわずかに大きい。さらに、第３絶縁リング４３の内径は、第１加圧部材３７の外径よりも大きく、第２絶縁リング４２の内径よりも大きい。そして、第３絶縁リング４３の先端側の面は、第２絶縁リング４２の後端側の面と接触している。一方、第３絶縁リング４３の後端側の面は、その後端側に設けられたエアギャップと対峙している。また、第３絶縁リング４３の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第３絶縁リング４３の内周面は、エアギャップを介して第１加圧部材３７の外周面と対峙している。

絶縁部材の一例としての第４絶縁リング４４は、全体として環状を呈する部材である。この第４絶縁リング４４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。この第４絶縁リング４４は、先端側筐体３１（より具体的には第２先端側筐体３１２）の内側であって、処理部５０に設けられた収容部材５６（詳細は後述する）の後端側且つ外側に配置されている。この第４絶縁リング４４の中央部には、中心線方向に沿って第４絶縁リング４４を貫通する貫通孔が形成されている。また、第４絶縁リング４４の外径は、先端側筐体３１の内径よりもわずかに大きい。さらに、第４絶縁リング４４の内径は、収容部材５６の外径よりもわずかに小さい。そして、第４絶縁リング４４の先端側の面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。一方、第４絶縁リング４４の後端側の面は、収容部材５６の外周面と接触している。また、第４絶縁リング４４の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第４絶縁リング４４の内周面は、収容部材５６の外周面と接触している。

絶縁部材の一例としての第５絶縁リング４５は、全体として環状を呈する部材である。この第５絶縁リング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。この第５絶縁リング４５は、先端側筐体３１（より具体的には第２先端側筐体３１２）の内側であって、処理部５０に設けられた収容部材５６（詳細は後述する）の外側に配置されている。この第５絶縁リング４５の中央部には、中心線方向に沿って第５絶縁リング４５を貫通する貫通孔が形成されている。また、第５絶縁リング４５の外径は、先端側筐体３１の内径よりもわずかに大きい。さらに、第５絶縁リング４５の内径は、収容部材５６の外径よりもわずかに小さい。そして、第５絶縁リング４５の先端側の面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。一方、第５絶縁リング４５の後端側の面は、収容部材５６の外周面と接触している。また、第５絶縁リング４５の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第５絶縁リング４５の内周面は、収容部材５６の外周面と接触している。

このように、先端側筐体３１と処理部５０を構成する収容部材５６との間に、第４絶縁リング４４および第５絶縁リング４５を設けることにより、先端側筐体３１と収容部材５６とは、直接には接触しない。

［処理部の構成］
処理部５０は、上述した先端側筐体３１（具体的には第２先端側筐体３１２）の後端側とはめ合う後端側筐体５１と、先端側は後端側筐体５１の後端側の内部に収容されるとともに、後端側は後端側筐体５１の後端側の外部に露出するように設けられ、接続ケーブル９０（図１参照）の接続対象となる接続部材５２とを有している。

これらのうち、後端側筐体５１は、中空構造を有し全体として筒状を呈する部材である。この後端側筐体５１は、導電性を有するとともに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５１の先端側には、はめ合いによって先端側筐体３１（具体的には第２先端側筐体３１１）の後端側が取り付けられるとともに、その後端側には、はめ込みによって接続部材５２が取り付けられる。

一方、接続部材５２は、全体として柱状を呈する部材である。この接続部材５２は、絶縁性を有する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とを含んでいる。ただし、接続部材５２のうち、上述した後端側筐体５１と接触する部位（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（接続部材５２と接触させない）ようになっている。また、接続部材５２の先端側には、それぞれが電気的な接続端子となる第１基板側端子５２１、第２基板側端子５２２および第３基板側端子５２３が、先端側に向かって突出して設けられている。これに対し、接続部材５２の後端側には、凹んだ形状を有するとともに後端側に向かって開口する開口部５２０が形成されている。そして、開口部５２０の内部には、接続ケーブル９０（図１参照）の接続対象となる第１接続端子５２ａ、第２接続端子５２ｂおよび第３接続端子５２ｃが、後端側に向かって突出して設けられている。ここで、第１基板側端子５２１は第１接続端子５２ａと、第２基板側端子５２２は第２接続端子５２ｂと、第３基板側端子５２３は第３接続端子５２ｃと、それぞれ電気的に接続されている。

また、処理部５０は、先端側筐体３１および／または後端側筐体５１の内側に配置（収容）された、伝導部材５３、被覆部材５４、緩衝部材５５、収容部材５６、回路基板５７および保持部材５８をさらに備える。

伝導部材５３は、全体として棒状を呈する部材である。この伝導部材５３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５３には、その先端に、中心線方向の中央部よりも直径が小さい先端側凸部５３ａが設けられており、その後端に、中心線方向の中央部よりも直径が小さい後端側凸部５３ｂが設けられている。この伝導部材５３は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の内側に、その後端側は収容部材５６の内側に、先端側と後端側との間に位置する中間部は緩衝部材５５の内側に、それぞれ位置している。そして、伝導部材５３は、第２加圧部材３８の後端側であって、回路基板５７の先端側に配置されている。また、伝導部材５３の先端側凸部５３ａの外径は、第２加圧部材３８の内径よりもわずかに大きい。さらに、伝導部材５３の後端側凸部５３ｂの外径は、被覆部材５４に設けられた後端保持部５４ａ（詳細は後述する）の内幅とほぼ同じである。さらにまた、伝導部材５３の中心線方向中央部の外径は、被覆部材５４の内径とほぼ同じである。伝導部材５３は、被覆部材５４に中心線方向に沿って設けられた貫通孔を貫通するように配置されており、先端側凸部５３ａは被覆部材５４の先端よりも先端側に突出し、後端側凸部５３ｂは被覆部材５４の後端側に設けられた凹部よりも後端側に突出している。そして、伝導部材５３の先端側凸部５３ａは、第２加圧部材３８の内側に挿入されることで、第２加圧部材３８と接触している。一方、伝導部材５３の後端側凸部５３ｂは、被覆部材５４に設けられた後端保持部５４ａにはめ込まれている。また、伝導部材５３の中心線方向中央部の外周面は、被覆部材５４の内周面と接触している。

被覆部材５４は、全体として筒状を呈する部材である。この被覆部材５４は、絶縁性を有する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とを含む。ただし、被覆部材５４のうち、支持部材３９、緩衝部材５５および収容部材５６と対向する部位（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なっている。また、被覆部材５４の後端側には、金属材料で構成され、伝導部材５３の後端側凸部５３ｂをはめ込んで保持する後端保持部５４ａが設けられている。この被覆部材５４は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の内側に、その区端側は収容部材５６の内側に、先端側と後端側との間に位置する中間部は緩衝部材５５の内側に、それぞれ位置している。そして、被覆部材５４は、第２加圧部材３８の後端側であって、回路基板５７の先端側に配置されている。この被覆部材５４の外周面は、先端側から後端側に向かって、外径が階段状に大きくなっていく形状を有している。この被覆部材５４の中央部には、中心線方向に沿って被覆部材５４を貫通する貫通孔が形成されている。また、被覆部材５４の先端側の外径は、支持部材３９の内径よりも小さく、被覆部材５４の後端側の外径は、収容部材５６の内径よりも小さい。さらに、被覆部材５４の内径は、伝導部材５３の中心線方向中央部の外径とほぼ同じである。そして、被覆部材５４の先端は、伝導部材５３の先端側に設けられ、自身の中心線方向中央部よりも若干外径が太い膨出部の後端と接触している。一方、被覆部材５４の後端は、回路基板５７の先端に接触している。また、被覆部材５４の外周面は、エアギャップを介して支持部材３９の内周面と対峙している。さらに、被覆部材５４の内周面は、伝導部材５３と接触している。

緩衝部材５５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である。この緩衝部材５５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。この緩衝部材５５は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の外側に、その後端側は収容部材５６の外側に、それぞれ位置している。すなわち、緩衝部材５５は、第１加圧部材３７と収容部材５６とに跨って配置されている。また、緩衝部材５５の外径は、先端側筐体３１（具体的には第２先端側筐体３１２）の内径よりも小さい。さらに、緩衝部材５５の内径は、第１加圧部材３７の後端の外径および収容部材５６の先端側の外径よりもわずかに小さい。そして、緩衝部材５５の外周は、エアギャップを介して先端側筐体３１と対峙している。一方、緩衝部材５５の先端側の内周は、第１加圧部材３７の後端側の外周面と接触し、緩衝部材５５の後端側の内周は、収容部材５６の先端側の外周面と接触している。このように、緩衝部材５５の外周と先端側筐体３１の内周面との間に、エアギャップを設けることで、緩衝部材５５と先端側筐体３１とは、直接には接触しない。

導電部材あるいは第１筐体の一例としての収容部材５６は、全体として筒状を呈する部材である。この収容部材５６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。この収容部材５６は、先端側筐体３１の内部と後端側筐体５１の内部とに跨って設けられている。そして、収容部材５６は、第１加圧部材３７の後端側であって、接続部材５２の先端側に配置されている。この収容部材５６の外周面および内周面は、先端側から後端側に向かって、外径および内径が階段状に大きくなっていく形状を有している。この収容部材５６の中央部には、中心線方向に沿って収容部材５６を貫通する貫通孔が形成されている。また、収容部材５６の先端側の外径は、先端側筐体３１の内径よりも小さく、収容部材５６の後端側の外径は、後端側筐体５１の内径よりも小さい。ここで、収容部材５６の外周面と先端側筐体３１の内周面との間には、相対的に先端側となる部位に第４絶縁リング４４が、相対的に後端側となる部位に第５絶縁リング４５が、それぞれ配置されている。さらに、収容部材５６の先端側の内径は、被覆部材５４の外径よりも大きく、収容部材５６の後端側の内径は、保持部材５８の外径よりわずかに小さく、収容部材５６の先端側と後端側との間に位置する中間部の内径は、回路基板５７の外径よりもわずかに大きい。そして、収容部材５６の先端側は、緩衝部材５５の後端側と接触している。一方、収容部材５６の後端側は、エアギャップを介して接続部材５２と対峙している。また、収容部材５６の先端側の外周面は、第４絶縁リング４４、第５絶縁リング４５およびこれらによって形成されたエアギャップを介して先端側筐体３１と対峙し、収容部材５６の後端側の外周面は、エアギャップを介して後端側筐体５１と対峙している。

回路基板５７は、全体として矩形板状を呈する部材である。この回路基板５７は、受けた圧力に応じて圧電素子３３が出力する微弱な電荷による電気信号（電荷信号：検出信号の一例）に、電気回路を用いた各種処理を施すものであって、所謂プリント配線板によって構成されている。この回路基板５７は、先端側筐体３１の内部と後端側筐体５１の内部とに跨って設けられている。また、回路基板５７は、伝導部材５３および被覆部材５４の後端側であって、接続部材５２の先端側に配置されている。さらに、この回路基板５７は、その全体が収容部材５６の内側に配置されており、回路基板の５７の後端側の外周面と収容部材５６の後端側の内周面との間には、保持部材５８が設けられている。そして、回路基板５７の後端側には、上述した第１基板側端子５２１、第２基板側端子５２２および第３基板側端子５２３の接続対象となる受電端子５７ｃ、出力信号端子５７ｄおよび出力接地端子５７ｅが設けられている。ここで、受電端子５７ｃは第１基板側端子５２１と、出力信号端子５７ｄは第２基板側端子５２２と、出力接地端子５７ｅは第３基板側端子５２３と、それぞれ電気的に接続されている。なお、詳細は後述するが、受電端子５７ｃは回路基板５７に対する電源の供給に用いられ、出力信号端子５７ｄは回路基板５７からの信号の出力に用いられ、出力接地端子５７ｅは回路基板５７の接地に用いられる。回路基板５７の詳細については後述する。

保持部材５８は、全体として筒状を呈する部材である。この保持部材５８は、絶縁性を有する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等とを含んでいる。この保持部材５８は、先端側筐体３１の内部と後端側筐体５１の内部とに跨るとともに、収容部材５６の内側且つ回路基板５７の外側となる位置に設けられている。そして、保持部材５８は、第５絶縁リング４５の後端側であって、接続部材５２の先端側に配置されている。この保持部材５８の中央部には、中心線方向に沿って保持部材５８を貫通する貫通孔が形成されている。また、保持部材５８の外径は、収容部材５６の後端側の内径よりもわずかに大きい。さらに、保持部材５８の先端側の内径は、回路基板５７の外径よりもわずかに小さい。そして、保持部材５８の外周面は、収容部材５６の後端側の内周面と接触している。一方、保持部材５８の先端側の内周面は、回路基板５７の後端側の外周面と接触している。ここで，保持部材５８に設けられた配線は、その外周面において収容部材５６の内周面と接触し、その内周面において回路基板５７の入力接地端子５７ｂ（詳細は後述する）に接続される。

［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。

圧力検出装置２０において、圧電素子３３の後端側の端面（正極）は、金属製の後端電極部材３６と電気的に接続され、後端電極部材３６は、金属製の第２加圧部材（コイルスプリング）３８を介して、金属製の伝導部材５３に接続される。そして、金属製の伝導部材５３は、基本的に絶縁体で構成された被覆部材５４のうち、金属製の後端保持部５４ａと電気的に接続され、後端保持部５４ａは、回路基板５７に設けられた入力信号端子５７ａ（後述する図５参照）と電気的に接続される。以下では、圧電素子３３の後端側の面から、後端電極部材３６、第２加圧部材３８、伝導部材５３および後端保持部５４ａを介して、回路基板５７の入力信号端子５７ａに至る電気的な経路を、『正の経路』と称する。

一方、圧力検出装置２０において、圧電素子３３の先端側の端面（負極）は、金属製の先端電極部材３５と電気的に接続され、先端電極部材３５は、金属製の第１加圧部材３７（および金属製の支持部材３９）を介して、金属製の緩衝部材５５と電気的に接続される。そして、金属製の緩衝部材５５は、金属製の収容部材５６と電気的に接続され、収容部材５６は、基本的に絶縁体で構成された保持部材５８に設けられた金属製の配線を介して、回路基板５７に設けられた入力接地端子５７ｂ（後述する図５参照）と電気的に接続される。以下では、圧電素子３３の先端側の面から、先端電極部材３５、第１加圧部材３７（支持部材３９）、緩衝部材５５、収容部材５６および保持部材５８の配線を介して、回路基板５７の入力接地端子５７ｂに至る電気的な経路を、『負の経路』と称する。

他方、圧力検出装置２０において、金属製の先端側筐体３１（第１先端側筐体３１１および第２先端側筐体３１２）は、金属製のダイアフラムヘッド３２および金属製の後端側筐体５１と電気的に接続されている。以下では、ダイアフラムヘッド３２から先端側筐体３１を介して後端側筐体５２に至る電気的な経路を、『筐体経路』と称する。

このように、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。そして、正の経路と負の経路とは、絶縁パイプ４０、第１絶縁リング４１、被覆部材５４およびこれらにより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。

また、この圧力検出装置２０では、負の経路の外側に筐体経路が存在している。そして、負の経路と筐体経路とは、絶縁プレート３４、第２絶縁リング４２、第３絶縁リング４３、第４絶縁リング４４、第５絶縁リング４５およびこれらにより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。

そして、この圧力検出装置２０では、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、正の経路と筐体経路とが、電気的に絶縁されていることになる。

なお、以下の説明においては、先端側筐体３１、ダイアフラムヘッド３２および後端側筐体５１を、まとめて「筐体６０」（第２筐体の一例）と称することがある（図２および後述する図８〜図１１参照）。また、以下の説明においては、先端電極部材３５、第１加圧部材３７、支持部材３９、緩衝部材５５および収容部材５６を、まとめて「遮へい体７０」と称することがある（図８〜図１１参照）。

ここで、筐体６０は、圧力検出装置２０において外部に露出する部位であり、特にダイアフラムヘッド３２は、燃焼に伴って酸性度が高くなる燃焼室Ｃに対峙する部位である。これに対し、遮へい体７０は、圧力検出装置２０において筐体６０の内部に収容される部位であり、この例においては、負の経路を形成する部位でもある。このため、遮へい体７０は、筐体６０よりも耐酸性が高い材料で構成することが好ましく、また、筐体６０は、遮へい体７０よりも導電性が高い材料で構成することが好ましい。

［回路基板の構成］
図５は、圧力検出装置２０に設けられた回路基板５７の概略構成図である。
回路基板５７は、１または複数の電子部品（回路素子）を実装するための配線（回路パターン）が形成されたプリント配線基板５７１と、プリント配線基板５７１に実装された処理回路５７２とを有している。

本実施の形態では、プリント配線基板５７１としてガラス布基材エポキシ樹脂をベースとした所謂ガラエポ基板を用いている。そして、回路基板５７には、入出力用の端子として、入力信号端子５７ａ、入力接地端子５７ｂ、受電端子５７ｃ、出力信号端子５７ｄおよび出力接地端子５７ｅが設けられている。

ここで、入力信号端子５７ａには、圧力検出装置２０における正の経路が接続され、入力接地端子５７ｂには、圧力検出装置２０における負の経路が接続される。これに対し、受電端子５７ｃには第１基板側端子５２１が、出力信号端子５７ｄには第２基板側端子５２２が、出力接地端子５７ｅには第３基板側端子５２３が、それぞれ接続される（図３参照）。なお、回路基板５７では、入力接地端子５７ｂと出力接地端子５７ｅとが接続されている。

また、処理回路５７２は、圧電素子１０から入力信号端子５７ａを介して入力されてくる電荷信号を積分して電圧信号に変換する積分回路５７２ａと、変換後の電圧信号を増幅して出力信号端子５７ｄに出力する増幅回路５７２ｂとを有している。ここで、積分回路５７２ａおよび増幅回路５７２ｂには、受電端子５７ｃを介して、これらを動作させるための電源電圧が供給される。また、積分回路５７２ａおよび増幅回路５７２ｂのグランドは、入力接地端子５７ｂおよび出力接地端子５７ｅに接続される。なお、この例において、処理回路５７２は、所謂集積回路（ＩＣ）で構成されている。

［圧力検出装置による圧力検出動作］
では、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。ダイアフラムヘッド３２では、圧力受面３２ａが受けた圧力が裏側の凸部３２ｃに伝達され、さらに凸部３２ｃから絶縁プレート３４へと伝達される。そして、絶縁プレート３４に伝達された圧力は先端電極部材３５へと伝達されることで、先端電極部材３５と後端電極部材３６とに挟まれた圧電素子３３に作用し、圧電素子３３では、受けた圧力に応じた電荷が生じる。圧電素子３３に生じた電荷は、正の経路すなわち後端電極部材３６、第２加圧部材３８、伝導部材５３および後端保持部５４ａを介して、回路基板５７の入力信号端子５７ａに電荷信号として供給される。回路基板５７に供給された電荷信号は、積分回路５７２ａで積分処理されることで電圧信号に変換され、さらに増幅回路５７２ｂで増幅処理されることで出力信号とされる。そして、増幅回路５７２ｂから出力された出力信号は、回路基板５７の出力信号端子５７ｄから、接続部材５２に設けられた第２基板側端子５２２および第２接続端子５２ｂを介して、外部（ここでは接続ケーブル９０の伝送線９２および制御装置８０）に送信される。

［制御装置の構成］
図６は、制御装置８０のブロック図である。
供給／処理装置の一例としての制御装置８０は、バッテリー（図示せず）から供給される電圧（例えば＋１２Ｖ）を、５Ｖ程度に降圧させることで圧力検出装置２０用の電源電圧を作成する電源部８１と、圧力検出装置２０から入力されてくる出力信号に基づいて内燃機関１０の動作を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）８２と、これら電源部８１およびＥＣＵ８２を内部に収容する装置筐体８３とを備えている。ＥＣＵ８２は、所謂ワンチップマイコンで構成されており、各種演算処理を行うＭＰＵ（Micro-processing unit）、ＭＰＵが実行するプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＭＰＵによるプログラムの実行において一時的に発生するデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を内蔵している。

また、制御装置８０は、電源部８１からの電源電圧を圧力検出装置２０に向けて送電する送電端子８０ａと、圧力検出装置２０からの出力信号を受信する受信端子８０ｂと、圧力検出装置２０とグランド電位を共通にするための接地端子８０ｃとをさらに備える。なお、この例において、電源部８１およびＥＣＵ８２の各グランドは接地端子８０ｃに接続されており、接地端子８０ｃは、装置筐体８３にも接続されている。

［接続ケーブルの構成］
図７は、接続ケーブル９０の断面図である。
接続ケーブル９０は、供給線９１と、伝送線９２と、接地線９３と、ドレンワイヤ９４と、遮へい部９５と、編組部９６とを備えている。そして、供給線９１、伝送線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、シリコンゴム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、伝送線９２および接地線９３は対よりされている。そして、ドレンワイヤ９４は錫メッキ軟銅撚り線等で構成されており、対よりされた伝送線９２および接地線９３に縦添えされ（あるいは巻き付けられ）ている。遮へい部９５は、ＰＥＴテープの片面にアルミニウムが蒸着されたアルミマイラーテープや銅箔を、これら伝送線９２、接地線９３およびドレンワイヤ９４に巻き付けて構成されている。編組部９６は、木綿糸や絹糸等を編み込むことで構成されており、供給線９１と、遮へい部９５によって一体化された伝送線９２、接地線９３およびドレンワイヤ９４とを覆うことで、これらを一体化している。ここで、編組部９６は遮へい部９５（伝送線９２および接地線９３）のみを覆う構成とし、供給線９１は単線（別体）として存在させてもよい。

そして、供給線９１の一端は、回路基板５７に設けられた受電端子５７ｃに、供給線９１の他端は、制御装置８０に設けられた送電端子８０ａに、それぞれ接続されている。また、伝送線９２の一端は、回路基板５７に設けられた出力信号端子５７ｄに、伝送線９２の他端は、制御装置８０に設けられた受信端子８０ｂに、それぞれ接続されている。さらに、接地線９３の一端は、回路基板５７に設けられた出力接地端子５７ｅに、接地線９３の他端は、制御装置８０に設けられた接地端子８０ｃに、それぞれ接続されている。

［圧力検出システムの電気的な接続構造］
図８は、本実施の形態の圧力検出システム１の電気的な接続構造を説明するための図である。なお、図８には、内燃機関１０とともに自動車等に搭載されるバッテリー１００も示している（後で説明する図９〜図１１も同様）。

まず、圧力検出装置２０の内部における接続関係について説明を行う。
圧力検出装置２０においては、圧電素子３３の後端側すなわち正極側が、正の経路を介して回路基板５７の入力信号端子５７ａに接続されており、圧電素子３３の先端側すなわち負極側が、負の経路を介して回路基板５７の入力接地端子５７ｂに接続されている。また、回路基板５７では、入力信号端子５７ａ、入力接地端子５７ｂ、受電端子５７ｃ、出力信号端子５７ｄおよび出力接地端子５７ｅのそれぞれが、処理回路５７２に接続されている。

さらに、圧力検出装置２０では、回路基板５７に設けられた出力接地端子５７ｅ（入力接地端子５７ｂでもよい）が、回路基板５７を内部に収容する収容部材５６を含む遮へい体７０に接続されている。そして、圧力検出装置２０では、遮へい体７０と遮へい体７０を内部に収容する筐体６０とが、絶縁された状態となっている。

次に、制御装置８０の内部における接続関係について説明を行う。
制御装置８０においては、電源部８１の出力側が送電端子８０ａに接続され、ＥＣＵ８２の入力側が受信端子８０ｂに接続される。また、制御装置８０においては、電源部８１およびＥＣＵ８２のグラント側が、接地端子８０ｃおよび装置筐体８３に接続される。

続いて、圧力検出装置２０と内燃機関１０との接続関係について説明を行う。
本実施の形態では、図１を用いて説明したように、内燃機関１０に設けられたシリンダヘッド１３（より具体的には連通孔１３ａ）に、圧力検出装置２０をねじ込むことで、内燃機関１０に圧力検出装置２０を取り付けている。このため、圧力検出装置２０を構成する筐体６０（第１先端側筐体３１１）は、内燃機関１０（シリンダヘッド１３）に接続されていることになる。

さらに、内燃機関１０および制御装置８０と、バッテリー１００との接続関係について説明を行う。
バッテリー１００の正電極１０１は、制御装置８０に設けられた電源部８１に接続される。一方、バッテリー１００の負電極１０２（伝導体の一例）は、内燃機関１０と制御装置８０の装置筐体８３とに接続される。また、バッテリー１００の負電極１０２は、自動車の車体（ボデー）等に接続（接地）される。

さらにまた、圧力検出装置２０と、内燃機関１０と、接続ケーブル９０と、制御装置８０との接続関係について説明を行う。
まず、接続ケーブル９０を構成する供給線９１は、その一端が圧力検出装置２０の回路基板５７に設けられた受電端子５７ｃに、その他端が制御装置８０に設けられた送電端子８０ａに、それぞれ接続される。また、接続ケーブル９０を構成する伝送線９２は、その一端が圧力検出装置２０の回路基板５７に設けられた出力信号端子５７ｄに、その他端が制御装置８０に設けられた受信端子８０ｂに、それぞれ接続される。さらに、接続ケーブル９０を構成する接地線９３は、その一端が圧力検出装置２０の回路基板５７に設けられた出力接地端子５７ｅに、その他端が制御装置８０に設けられた接地端子８０ｃに、それぞれ接続される。さらにまた、接続ケーブル９０を構成し且つ遮へい部９５と接触するドレンワイヤ９４は、その一端が内燃機関１０に、その他端が制御装置８０の装置筐体８３に接続される。このように、接続ケーブル９０に設けられたドレンワイヤ９４は、両端接地されている。

なお、ここでは説明を省略したが、接続ケーブル９０は、実際には、圧力検出装置２０に設けられた接続部材５２を介して回路基板５７と接続されている（図３参照）。
このため、実際は、供給線９１の一端は接続部材５２の第１接続端子５２ａに接続され、接続部材５２の第１基板側端子５２１を介して、回路基板５７の受電端子５７ｃに接続される。また、実際は、伝送線９２の一端は接続部材５２の第２接続端子５２ｂに接続され、接続部材５２の第２基板側端子５２２を介して、回路基板５７の出力信号端子５７ｄに接続される。さらに、実際は、接地線９３の一端は接続部材５２の第２接続端子５２ｂに接続され、接続部材５２の第２基板側端子５２２を介して、回路基板５７の出力信号端子５７ｄに接続される。

本実施の形態の圧力検出システム１の圧力検出装置２０において、圧電素子３３、回路基板５７および遮へい体７０等を内部に収容する筐体６０は、内燃機関１０を介して、バッテリー１００の負電極１０２に接続（接地）される。これに対し、筐体６０の内側において、圧電素子３３および回路基板５７を内部に収容することでこれらを外部から電気的に遮へいするとともに、これら圧電素子３３および回路基板５７の接地系統としても機能する遮へい体７０は、接続ケーブル９０（接地線９３）および制御装置８０を介して、バッテリー１００の負電極１０２に接続（接地）される。そして、圧力検出装置２０において、筐体６０および遮へい体７０は絶縁されている。

本実施の形態の圧力検出装置２０は内燃機関１０に取り付けられており、この内燃機関１０が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ｋＨｚオーダーの周波数のノイズ（以下では低周波ノイズと称する）が、内燃機関１０のシリンダヘッド１３に侵入してくる。そして、本実施の形態では、金属で構成されたシリンダヘッド１３に、圧力検出装置２０のうち金属で構成された筐体６０を取り付けているため、シリンダヘッド１３に侵入してきた低周波ノイズは、圧力検出装置２０の筐体６０にも伝播する。

ここで、本実施の形態の圧力検出装置２０では、筐体６０と、圧電素子３３から回路基板５７に至る正の経路および負の経路とを、電気的に絶縁している。このため、シリンダヘッド１３から圧力検出装置２０の筐体６０に伝播した低周波ノイズは、回路基板５７には伝達されにくくなる。その結果、低周波ノイズに起因する、回路基板５７におけるグランド電位の揺れ（変動）が抑制されることになり、回路基板５７から出力される出力信号の揺れ（変動）を低減させることが可能になる。

また、本実施の形態の内燃機関１０が自動車に搭載されている場合、自動車の周囲には、通常、携帯電話、ラジオおよびテレビ等で使用されるＭＨｚオーダーの周波数の電波が飛び交う。この電波が、圧力検出装置２０に設けられた回路基板５７に照射されると、ＭＨｚオーダーの周波数のノイズ（以下では高周波ノイズと称する）が、回路基板５７に生じる。

ここで、本実施の形態では、遮へい体７０を構成する金属製の収容部材５６を用いて、回路基板５７を覆っている（収容している）。このため、外部から圧力検出装置２０に照射される電波は、収容部材５６を含む遮へい体７０によって遮られることとなり、回路基板５７に到達しにくくなる。その結果、高周波ノイズに起因する、回路基板５７におけるグランド電位の揺れ（変動）が抑制されることになり、回路基板５７から出力される出力信号の揺れ（変動）を低減させることが可能になる。

そして、本実施の形態では、遮へい体７０が負の経路を兼ねるようにしたので、遮へい体７０と負の経路とを別々に設けた場合と比較して、圧力検出装置２０の構成を簡易にすることができる。

［圧力検出システムの電気的な接続構造の第１の変形例］
図９は、圧力検出システム１の電気的な接続構造の第１の変形例を説明するための図である。
図９に示す例において、圧力検出装置２０の内部における接続関係、制御装置８０の内部における接続関係、圧力検出装置２０と内燃機関１０との接続関係、そして、内燃機関１０および制御装置８０と、バッテリー１００との接続関係は、図８で説明したものと同じである。

ただし、図９に示す例では、接続ケーブル９０が接地線９３を備えていない点、接続ケーブル９０に設けられたドレンワイヤ９４の一端が、内燃機関１０ではなく、圧力検出装置２０における回路基板５７の出力接地端子５７ｅに接続されている点、そして、このドレンワイヤ９４の他端が、制御装置８０の装置筐体８３ではなく、制御装置８０の接地端子８０ｃに接続されている点が、図８に示す例とは異なる。

そして、図９に示す圧力検出システム１においても、図８に示したものと同様に、外部から回路基板５７に対する低周波ノイズおよび高周波ノイズの侵入に起因する、出力信号の揺れ（変動）を低減させることが可能になる。特に、図９に示す例では、接続ケーブル９０においてドレンワイヤ９４と接続（接触）される遮へい部９５の電位を、圧力検出装置２０に設けられた遮へい体７０の電位（圧力検出装置２０のグランド電位）と共通にすることができる。このため、図８に示すように、ドレンワイヤ９４の一端を内燃機関１０に接続することにより、遮へい部９５の電位を、低周波ノイズが存在し得る内燃機関１０の電位と共通にする場合と比べて、伝送線９２において出力信号に低周波ノイズが重畳されにくくなる。

また、図９に示す圧力検出システム１では、図８に示す構成と比較して、接続ケーブル９０を構成する心線の数を低減できる（３線→２線）という利点もある。

［圧力検出システムの電気的な接続構造の第２の変形例］
図１０は、圧力検出システム１の電気的な接続構造の第２の変形例を説明するための図である。
図１０に示す例において、圧力検出装置２０の内部における接続関係、制御装置８０の内部における接続関係、圧力検出装置２０と内燃機関１０との接続関係、そして、内燃機関１０および制御装置８０と、バッテリー１００との接続関係は、図８で説明したものと同じである。

ただし、図１０に示す例では、接続ケーブル９０に設けられたドレンワイヤ９４の一端が、内燃機関１０ではなく、圧力検出装置２０における遮へい体７０に接続されている点が、図８に示す例とは異なる。

そして、図１０に示す圧力検出システム１においても、図８に示したものと同様に、外部から回路基板５７に対する低周波ノイズおよび高周波ノイズの侵入に起因する、出力信号の揺れ（変動）を低減させることが可能になる。特に、図１０に示す例では、接続ケーブル９０においてドレンワイヤ９４と接続（接触）される遮へい部９５の電位を、圧力検出装置２０に設けられた遮へい体７０の電位（圧力検出装置２０のグランド電位）と共通にすることができる。このため、図８に示すように、ドレンワイヤ９４の一端を内燃機関１０に接続することにより、遮へい部９５の電位を、低周波ノイズが存在し得る内燃機関１０の電位と共通にする場合と比べて、伝送線９２において出力信号に低周波ノイズが重畳されにくくなる。

また、図１０に示す圧力検出システム１では、図８に示す構成と比較して、圧力検出装置２０と制御装置８０とを接続する接地系統が２つ（接地線９３およびドレンワイヤ９４）となる。このため、接地線９３およびドレンワイヤ９４の一方に断線等が生じた場合であっても、残った他の線にて、圧力検出装置２０と制御装置８０とのグランドの共通化を維持することが可能となり、システムの冗長性を高めることができる。

［圧力検出システムの電気的な接続構造の第３の変形例］
図１１は、圧力検出システム１の電気的な接続構造の第３の変形例を説明するための図である。
図１１に示す例において、各装置内および各装置間の接続関係は、基本的に、図１０で説明したものと同じである。

ただし、図１１に示す例では、圧力検出装置２０が、出力接地端子５７ｅと遮へい体７０とに接続されるコンデンサ５７３（直流抑制部の一例）をさらに有している点が、図１０に示す例とは異なる。なお、この例では、回路基板５７にコンデンサ５７３を取り付けているが、回路基板５７とは異なる部位に取り付けてもかまわない。

そして、図１１に示す圧力検出システム１においても、図８に示したものと同様に、外部から回路基板５７に対する低周波ノイズおよび高周波ノイズの侵入に起因する、出力信号の揺れ（変動）を低減させることが可能になる。また、図１１に示す圧力検出システム１では、図１０に示したものと同じく、接続ケーブル９０においてドレンワイヤ９４と接続（接触）される遮へい部９５の電位を、圧力検出装置２０に設けられた遮へい体７０の電位（圧力検出装置２０のグランド電位）と共通にすることができる。このため、図８に示すように、ドレンワイヤ９４の一端を内燃機関１０に接続することにより、遮へい部９５の電位を、低周波ノイズが存在し得る内燃機関１０の電位と共通にする場合と比べて、伝送線９２において出力信号に低周波ノイズが重畳されにくくなる。

また、上述したように、図１０に示す圧力検出システム１では、圧力検出装置２０と制御装置８０とを接続する接地系統が２つ（接地線９３およびドレンワイヤ９４）になるため、一方が断線した状態でも、他の線を用いてグランドの共通化が維持できる。ただし、例えば接地線９３に断線が生じた場合であっても、供給線９１およびドレンワイヤ９４によって電流が流れてしまうため、接地線９３が断線したことを検知できなくなってしまう。これに対し、図１１に示す例では、圧力検出装置２０において、遮へい体７０と接地線９３の一端が接続される出力接地端子５７ｅとを、コンデンサ５７３を介して接続している。このようにすることで、接地線９３に断線が生じていない状況下で、制御装置８０にて送電端子８０ａと接地端子８０ｃとの間に直流電圧を印加した場合には、供給線９１および接地線９３に直流電流が流れることになる。これに対し、接地線９３に断線が生じている状況下で、制御装置８０にて送電端子８０ａと接地端子８０ｃとの間に直流電圧を印加した場合には、断線している接地線９３には直流電流が流れず、また、コンデンサ５７３が存在していることにより、断線していないドレンワイヤ９４にも直流電流が流れない。それゆえ、圧力検出装置２０にコンデンサ５７３を設けた場合には、直流電流の通電の有無により、接地線９３の断線を検出することが可能になる。

さらに、図１１に示す例では、図１０に示したものと同じく、圧力検出装置２０と制御装置８０とを接続する接地系統が２つ（接地線９３およびドレンワイヤ９４）となる。このため、接地線９３およびドレンワイヤ９４に断線等が生じた場合であっても、残った他の線にてグランドの共通化を維持することが可能となり、システムの冗長性を高めることができる。

ここで、図１１に示す例では、直流抑制部としてコンデンサ５７３を用いているが、これに限られるものではなく、例えば出力接地端子５７ｅ側をカソードとするダイオードを用いてもよい。

［その他］
なお、本実施の形態では、圧力検出装置２０の筐体６０を、導電性を有する金属材料で構成していたが、これに限られるものではなく、アルミナセラミックスやジルコニアセラミックスなど、絶縁性を有する材料で構成するようにしてもよい。この場合には、筐体６０と遮へい体７０とを、各種絶縁部材（絶縁プレート３４、第４絶縁リング４４および第５絶縁リング４５）およびエアギャップを介して絶縁する必要がなくなる。

また、本実施の形態では、遮へい体７０によって、圧電素子３３、正の経路および回路基板５７を覆う（収容する）ようにしていたが、少なくとも回路基板５７の一部を覆う（収容する）ものであれば、回路基板５７を全く覆わない（収容しない）場合と比べて、ノイズを低減する効果が生じることになる。

ここで、本実施の形態では、筒状を呈する収容部材５６を用いて、回路基板５７を覆う（収容する）ようにしていたが、これに限られるものではなく、収容部材５６として、例えば金属を編み込んだ金属編組等を用いてもかまわない。

さらに、本実施の形態では、接続ケーブル９０に設けられたドレンワイヤ９４を両端接地していたが、これに限られるものではなく、片端接地としてもよい。ただし、ドレンワイヤ９４を両端接地した場合、ドレンワイヤ９４を片端接地した場合と比べて、回路基板５７へのノイズの侵入を抑制しやすい。

さらにまた、本実施の形態では、圧電素子３３を用いて内燃機関１０の燃焼圧を検出する圧力検出装置２０を例として説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば、温度、湿度あるいは流量など、各種物理量を検出する検出装置に適用してもかまわない。

１…圧力検出システム、１０…内燃機関、２０…圧力検出装置、３０…検出部、３１…先端側筐体３２…ダイアフラムヘッド、３３…圧電素子、３４…絶縁プレート、３５…先端電極部材、３６…後端電極部材、３７…第１加圧部材、３８…第２加圧部材、３９…支持部材、４０…絶縁パイプ、４１…第１絶縁リング、４２…第２絶縁リング、４３…第３絶縁リング、４４…第４絶縁リング、４５…第５絶縁リング、５０…処理部、５１…後端側筐体、５２…接続部材、５３…伝導部材、５４…被覆部材、５５…緩衝部材、５６…収容部材、５７…回路基板、５８…保持部材、６０…筐体、７０…遮へい体、８０…制御装置、８１…電源部、８２…ＥＣＵ（Engine Control Unit）、８３…装置筐体、９０…接続ケーブル、１００…バッテリー

Claims (6)

1. 物理量の変化を検出する検出素子と、
   前記検出素子が出力する検出信号に電気的な処理を施す処理回路と、
   導電性を有し且つ前記処理回路の少なくとも一部を覆うように配置され、当該処理回路のグランドに接続される導電部材と、
   前記検出素子、前記処理回路および前記導電部材を収容し、当該検出素子、当該処理回路および当該導電部材と電気的に絶縁される筐体と、
   前記処理回路のグランドと前記導電部材とを、直流電流の通電を抑制しながら接続する直流抑制部と
   を含む検出装置。
2. 前記処理回路のグランドと前記検出素子のグランドとが電気的に接続され、
   前記導電部材は、前記処理回路および前記検出素子を覆うように配置されることを特徴とする請求項１記載の検出装置。
3. 物理量の変化を検出する検出素子と、
   前記検出素子が出力する検出信号に電気的な処理を施す処理回路と、
   導電性を有し且つ前記処理回路の少なくとも一部を収容するように配置され、前記処理回路のグランドに接続される第１筐体と、
   導電性を有し且つ前記第１筐体を収容する第２筐体と、
   絶縁性を有し且つ前記第１筐体と前記第２筐体との間に配置され、当該第１筐体と当該第２筐体とを電気的に絶縁する絶縁部材と
   を含み、
   前記第２筐体は前記第１筐体よりも導電性が高く、当該第１筐体は当該第２筐体よりも耐酸性が高いことを特徴とする検出装置。
4. 前記第２筐体と前記検出素子との間に配置され、当該第２筐体と当該検出素子とを電気的に絶縁する他の絶縁部材をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の検出装置。
5. 物理量の変化を検出する検出素子と、当該検出素子が出力する検出信号に電気的な処理を施す処理回路と、導電性を有し且つ当該処理回路の少なくとも一部を覆うように配置され、当該処理回路のグランドに接続される導電部材と、当該検出素子、当該処理回路および当該導電部材を収容し、当該検出素子、当該処理回路および当該導電部材と電気的に絶縁されるとともに、接地された伝導体に接触した状態で装着される筐体と、当該処理回路のグランドと当該導電部材とを、直流電流の通電を抑制しながら接続する直流抑制部とを含む検出装置と、
   前記処理回路に電源電圧を供給するための供給線と、当該処理回路から出力される出力信号を伝送するための伝送線と、前記導電部材または当該処理回路の前記グランドと接続するための接地線とを介して前記検出装置に接続されるとともに、当該接地線を介した系統とは異なる系統にて前記伝導体に接続され、当該検出装置に当該電源電圧を供給するとともに当該検出装置から入力される当該出力信号に処理を施す供給／処理装置と
   を含む検出システム。
6. 物理量の変化を検出する検出素子と、当該検出素子が出力する検出信号に電気的な処理を施す処理回路と、導電性を有し且つ当該処理回路の少なくとも一部を収容するように配置され、当該処理回路のグランドに接続される第１筐体と、導電性を有し且つ当該第１筐体を収容するとともに、接地された伝導体に接触した状態で装着される第２筐体と、絶縁性を有し且つ当該第１筐体と当該第２筐体との間に配置され、当該第１筐体と当該第２筐体とを電気的に絶縁する絶縁部材とを含み、当該第２筐体は当該第１筐体よりも導電性が高く、当該第１筐体は当該第２筐体よりも耐酸性が高い検出装置と、
   前記処理回路に電源電圧を供給するための供給線と、当該処理回路から出力される出力信号を伝送するための伝送線と、前記第１筐体または当該処理回路の前記グランドと接続するための接地線とを介して前記検出装置に接続されるとともに、当該接地線を介した系統とは異なる系統にて前記伝導体に接続され、当該検出装置に当該電源電圧を供給するとともに当該検出装置から入力される当該出力信号に処理を施す供給／処理装置と
   を含む検出システム。

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