CN113959633A - 压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压力传感器，可保护膜片不受高温的压力介质影响而抑制热应变，抑制乃至防止由热的影响导致传感器精度降低，确保所需的传感器精度。压力传感器包括：罩壳(10、20)，形成为筒状；压力测量构件(80)，收容于罩壳内并且包含压电体(83)；膜片(30)，具有固定于罩壳的前端侧的可挠板状部(31)、及为了向压力测量构件传递荷重而在轴线(S)上突出的传递部(32)；以及隔热板(40)，以覆盖膜片的方式保持于罩壳，在与传递部(32)对应的中央区域中与膜片接触，并且在中央区域以外在与膜片之间划定环状的空隙(Vs)。

Description

压力传感器

技术领域

本发明涉及一种检测压力介质的压力的压力传感器，特别涉及一种检测发动机(engine)的燃烧室内的燃烧气体等那样的高温压力介质的压力的、压力传感器。

背景技术

作为以往的压力传感器，已知有包括下述部分的压力传感器：筒状的框体；膜片(diaphragm)，接合于框体的前端侧，根据所承受的压力而挠曲；传感器部，配置于框体内；连接部，将膜片与传感器部连接；以及受热部，为与膜片的整个外表面接触而配置且其中央部焊接于膜片的隔热板(例如专利文献1)。

所述压力传感器中，整个隔热板与膜片接触，因而传至隔热板的热容易传至膜片。而且，隔热板的中央区域焊接于膜片，因而在膜片的外周区域中，与隔热板之间容易产生间隙，膜片通过所产生的间隙而直接暴露于高温的燃烧气体，无法抑制乃至防止热的影响。

另外，若膜片受到热的影响，则产生热膨胀所致的应变，传感器部的精度降低。而且，若间隙因经年变化而变大，则有可能传感器部的精度进一步降低，由焊接部的劣化导致隔热板脱落。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2017-40516号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是鉴于所述情况而成，其目的在于提供一种压力传感器，可保护膜片不受高温压力介质影响而抑制热应变，抑制乃至防止由热的影响导致传感器精度降低，高精度地检测高温压力介质的压力。

解决问题的技术手段

本发明的压力传感器构成为包括：圆筒状的罩壳，划定轴线；压力测量构件，收容于罩壳内，并且包含压电体；膜片，具有固定于罩壳的前端侧的可挠板状部、及为了向压力测量构件传递荷重而在轴线上突出的传递部；以及隔热板，以覆盖膜片的方式保持于罩壳，在与传递部对应的中央区域中与膜片接触，并且在中央区域以外在与膜片之间划定环状的空隙。

所述压力传感器中也可采用下述结构，即：传递部呈以轴线为中心的圆柱状，隔热板包含：圆板状接触部，以轴线为中心而接触至与传递部的外径对应的区域；以及环状隔离部，与圆板状接触部连续，并且与可挠板状部隔离配置而划定空隙。

所述压力传感器中也可采用下述结构，即：罩壳为了与环状隔离部的外周面划定间隙，而以与环状隔离部的外周边缘部进行线接触并保持隔热板的方式形成。

所述压力传感器中也可采用下述结构，即：罩壳包含：端面，在轴线的方向固定可挠板状部；以及前端筒状部，在较端面更靠径向外侧，较端面更向轴线方向的前端侧伸长，隔热板保持于前端筒状部的内侧。

所述压力传感器中也可采用下述结构，即：前端筒状部以在与可挠板状部的外周面之间划定间隙的方式形成。

所述压力传感器中也可采用下述结构，即：前端筒状部具有为了保持隔热板而经铆接处理的前端部。

所述压力传感器中也可采用下述结构，即：罩壳包含配置于较隔热板更靠轴线方向的前端侧并保持隔热板的连杆构件，连杆构件固定于前端筒状部。

所述压力传感器中也可采用下述结构，即：罩壳具有外部罩壳、及嵌入至外部罩壳的内侧并固定的子罩壳，子罩壳收容压力测量构件并且具有所述端面，外部罩壳具有前端筒状部。

所述压力传感器中也可采用下述结构，即：压力测量构件包含以夹持压电体的方式层叠的第一电极及第二电极，在第一电极连接着与罩壳绝缘而导出的第一导电体，在第二电极连接着与罩壳绝缘而导出的第二导电体。

发明的效果

根据成为所述结构的压力传感器，可获得下述压力传感器，即：可保护膜片不受高温压力介质影响而抑制热应变，可抑制乃至防止由热的影响导致传感器精度降低，可高精度地检测高温压力介质的压力。

附图说明

图1为表示本发明的压力传感器的第一实施方式的外观立体图。

图2为穿过图1所示的压力传感器的轴线的截面图。

图3为图1所示的压力传感器所含的传感器模块、隔热板的分解立体图。

图4为图1所示的压力传感器的局部截面图。

图5为表示相对于图4所示的截面绕轴线S旋转90度的位置的、压力传感器的局部截面图。

图6为表示第一实施方式的罩壳、膜片及隔热板的局部截面图。

图7表示本发明的隔热板的隔热效果，为表示使隔热板与膜片的间隙变化的情况下的、膜片的温度分布的图表。

图8为表示第二实施方式的罩壳、膜片及隔热板的局部截面图。

图9为第三实施方式的传感器模块、隔热板及环状构件的分解立体图。

图10为表示第三实施方式的罩壳、膜片、隔热板及环状构件的局部截面图。

图11为表示本发明的压力传感器所含的隔热板的变形例的立体图。

符号的说明

S：轴线

Vs：空隙

C、C2：间隙

H：罩壳

10：外部罩壳

11：前端筒状部

11a：内周壁

11b、11c：前端部

20：子罩壳

22：内周壁

23：端面

30：膜片

31：可挠板状部

31a：外周面

31b：外周边缘部

32：传递部

32a：外周壁

40：隔热板

41：圆板状接触部

42：环状隔离部

42a：外周面

42b：外周边缘部

80：压力测量构件

81：第一电极

82：压电体

83：第二电极

101：导线(第一导电体)

102：导线(第二导电体)

120：连杆构件(罩壳)

140：隔热板

141：圆板状接触部

142：环状隔离部

142b：外周边缘部

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。

如图2所示，第一实施方式的压力传感器安装于发动机的气缸头(cylinder head)Eh，检测作为压力介质的燃烧室内的燃烧气体的压力。

如图1至图3所示，第一实施方式的压力传感器包括作为划定轴线S的圆筒状的罩壳H的外部罩壳10及子罩壳20、膜片30、隔热板40、保持板50、定位构件60、隔热构件70、压力测量构件80、预荷重赋予构件90、作为第一导电体的导线101、作为第二导电体的导线102以及连接器110。

此处，压力测量构件80包含从罩壳的前端侧沿轴线S方向依次层叠的第一电极81、压电体82及第二电极83。

预荷重赋予构件90包含固定构件91及绝缘构件92。

外部罩壳10是使用析出硬化系或铁氧体(ferrite)系的不锈钢等金属材料，如图1及图2所示那样形成为沿轴线S方向伸长的圆筒状，包括前端筒状部11、嵌合内周壁12、阶差部13、贯穿路14、形成于外周面的外螺纹部15、凸缘部16及连接器连结部17。

如图4及图5所示，前端筒状部11为收容膜片30及隔热板40的区域，内周壁11a的内径尺寸形成得较子罩壳20的外周壁21的外径尺寸更大。

而且，前端筒状部11以如下方式形成，即：在较子罩壳20的端面23更靠径向外侧，较端面23更向轴线S方向的前端侧伸长，所述子罩壳20的端面23在轴线S方向固定膜片30的可挠板状部31。

子罩壳20是使用析出硬化系或铁氧体系的不锈钢等金属材料，如图4及图5所示那样形成为沿轴线S方向伸长的圆筒状，包括嵌合于嵌合内周壁12的外周壁21、以轴线S为中心的内周壁22、端面23以及端面24。

端面23为膜片30的可挠板状部31的外周缘区域在轴线S方向抵接并固定的区域。

端面24为抵接于外部罩壳10的阶差部13的区域。

另外，子罩壳20在组装了膜片30、保持板50、定位构件60、隔热构件70、压力测量构件80、预荷重赋予构件90、导线101及导线102的状态下，嵌入至外部罩壳10的内侧并通过焊接等而固定。

膜片30例如是使用板厚为0.2mm～0.4mm左右的具有析出硬化性的不锈钢板(SUS630)等金属材料而形成，如图4至图6所示，包括可挠板状部31、及与可挠板状部31连续地形成的传递部32。

可挠板状部31形成为呈与子罩壳20的外径尺寸相同的外径的、可弹性变形的圆板状，其外周缘区域从轴线S方向抵接于子罩壳20的端面23并通过焊接等而固定。

传递部32形成为在可挠板状部31的内侧以轴线S为中心向子罩壳20的轴线S方向的内部突出的圆柱状。

传递部32的外周壁32a与子罩壳20的内周壁22空开环状的空隙而配置。

另外，传递部32发挥下述作用，即：将膜片30所承受的力经由保持板50、隔热构件70及第一电极81而传递至压电体82。

而且，通过设有传递部32，从而在传至膜片30的热向子罩壳20内传递时，利用面积窄的传递部32来限制传热量。因此，可抑制从膜片30向内部移动的传热量。

呈所述形态的膜片30划定从传递部32的外周壁32a到子罩壳20的内周壁22为止的环状区域有效地弹性变形的有效部A，承受与燃烧气体的压力相应的荷重而沿轴线S方向弹性变形。

具体而言，如图6所示，有效部A在以轴线S为中心而将传递部32的外周壁32a的半径设为r，将子罩壳20的内周壁22的半径设为R时，为直径2R的圆区域减去直径2r的圆区域所得的圆环状区域。

即，有效部A为在膜片30承受压力介质的压力时，根据所承受的压力而以良好的再现性弹性变形，直接影响压力测量构件80的传感器精度的区域。

另一方面，有效部A可能受到燃烧气体的热的影响而热膨胀，在压力介质的压力之外对传递部32给予变形力。因此，有效部A也为期望隔热的区域。

隔热板40例如是使用板厚为0.3mm～0.4mm左右的奥氏体(austenite)系的不锈钢板(SUS304)等金属材料进行压制成形而成，包括圆板状接触部41及环状隔离部42。

圆板状接触部41以轴线S为中心，在垂直于轴线S的方向接触至与传递部32的外径(外周壁32a)对应的区域，即，形成为在与传递部32对应的中央区域(直径2r的圆形区域)中与膜片30接触的圆板状。

环状隔离部42是为了在与传递部32对应的中央区域以外在与膜片30之间划定环状的空隙Vs，也就是以与可挠板状部31隔离配置而在与膜片30之间划定环状的空隙Vs的方式，与圆板状接触部41连续地形成，并且呈沿轴线S方向弯折且沿径向扩展的带圆筒的圆环板状，与可挠板状部31隔离间隔L而配置。

间隔L越大则空隙Vs越变大，隔热效果越提高，但考虑到小型化、布局上的限制、所要求的隔热效果，而设定为隔热板40的板厚的1倍～2倍左右的值。

另外，间隔L不限定于所述值，只要允许其他限制，则也可设定为其他值。

作为隔热板40的材料，优选导热率小且耐久性优异的材料，例如除了所述不锈钢以外，也可使用镍合金、铁系合金、钛合金等。作为导热率，例如优选15W/m·K以下，更优选5W/m·K以下。

而且，在使用小于膜片30的导热率的材料作为隔热板40的材料的情况下，可有效地抑制从高温的压力介质经由隔热板40传向膜片30的传热量。

另外，如图4及图5所示，隔热板40***至外部罩壳10的前端筒状部11的内侧，以圆板状接触部41从轴线S方向的外侧接触膜片30的中央区域的方式重合，前端筒状部11的前端部11b经铆接处理，而成为下述状态，即：在环状隔离部42的外周面42a与前端筒状部11的内周壁11a接触的状态下，外周边缘部42b保持于外部罩壳10。

即，隔热板40以从轴线S方向的外侧覆盖暴露于高温压力介质(高温燃烧气体)下的膜片30的方式配置，且并未通过焊接等而固定，而是将空隙Vs密闭并且保持于外部罩壳10。

成为所述结构的隔热板40是作为与膜片30分立的构件而形成，因而因从高温压力介质承受的热而单独反复膨胀及收缩并且散热，由于为分立构件因而在与膜片30之间也形成热障壁，以抑制向膜片30传热的方式发挥功能。

尤其，隔热板40以在与膜片30的有效部A之间划定环状的空隙Vs的方式形成，因而利用空隙Vs内的空气等气体层而提高隔热效果，可抑制传至膜片30的传热量。

而且，隔热板40并未通过焊接等而固定于膜片30或外部罩壳10，而是仅接触保持，因而即便发生热变形，也可抑制乃至防止隔热板40的热变形对膜片30或外部罩壳10造成影响。

由此，可抑制膜片30的由热膨胀所致的应变，可抑制乃至防止热的影响导致压力测量构件80的传感器精度降低，可高精度地检测高温压力介质的压力。

保持板50是使用析出硬化系或铁氧体系的不锈钢等金属材料，如图4及图5所示那样形成为呈较传递部32的外径更大的外径的圆板状。

另外，保持板50夹持于膜片30的传递部32与隔热构件70之间，以使定位构件60隔离可挠板状部31的方式保持，发挥在膜片30的可挠板状部31与定位构件60之间划定空隙的作用。

由此，通过存在所述空隙，从而可高效率地抑制从膜片30向子罩壳20的内部的传热。

另外，保持板50只要机械刚性高，则也可由绝缘材料、其他材料形成。

定位构件60是使用具有电绝缘性及热绝缘性的绝缘材料，如图4及图5所示那样形成为沿轴线S方向伸长的圆筒状，包括贯穿孔61、嵌合凹部62、外周面63、穿插导线101及导线102的两个缺口槽64。

贯穿孔61呈以轴线S为中心且沿轴线S方向伸长的圆形孔。

嵌合凹部62为了承接保持板50，而呈以轴线S为中心的圆形凹部。

外周面63为了嵌合于子罩壳20的内周壁22，而呈以轴线S为中心的圆筒面。

两个缺口槽64在轴线S方向呈相同的深度尺寸，且设于绕轴线S而隔离180度的点对称的位置。

作为形成定位构件60的绝缘材料，优选热容量大且导热率小。导热率例如优选15W/m·K以下，更优选5W/m·K以下。作为具体的材料，例如可举出：石英玻璃、块滑石、氧化锆、菫青石、镁橄榄石、富铝红柱石、氧化钇等陶瓷，或对导电性材料实施了绝缘处理而得的材料。

另外，定位构件60由抵接于传递部32的保持板50支撑且嵌合于子罩壳20的内周壁22，并且在贯穿孔61内以层叠状态定位保持隔热构件70、包含第一电极81及压电体82以及第二电极83的压力测量构件80、以及绝缘构件92。

即，定位构件60配置于成为罩壳的一部分的子罩壳20的内侧，并且发挥将隔热构件70、压力测量构件80及绝缘构件92嵌入至贯穿孔61并在罩壳的轴线S上定位的作用。

因此，能够以定位构件60为基准，将隔热构件70以及构成压力测量构件80的第一电极81、压电体82、第二电极83一边确保两电极的绝缘性一边在轴线S上定位并容易地组装。

定位构件60的导热率优选与隔热构件70的导热率同等，且小于绝缘构件92的导热率。由此，可使定位构件60也作为隔热构件发挥功能。

进而，定位构件60由保持板50支撑并隔离膜片30的可挠板状部31而配置，而且以围绕隔热构件70的方式形成，因而可更高效率地抑制从膜片30及罩壳的壁部向压电体82的传热。

隔热构件70是使用具有电绝缘性及热绝缘性的绝缘材料，如图3至图5所示那样形成为呈与第一电极81的外径相同的外径的圆柱状。

作为形成隔热构件70的绝缘材料，优选热容量大且导热率小。导热率例如优选15W/m·K以下，更优选5W/m·K以下。作为具体的材料，例如可举出：石英玻璃、块滑石、氧化锆、菫青石、镁橄榄石、富铝红柱石、氧化钇等陶瓷，或对导电性材料实施了绝缘处理而得的材料。

另外，隔热构件70在子罩壳20的内侧，密接配置于抵接于膜片30的传递部32的保持板50与第一电极81之间。

由此，隔热构件70以抑制从膜片30向第一电极81传热的方式发挥功能。

即，膜片30所承受的压力导致的荷重经由保持板50、隔热构件70及第一电极81传递至压电体82，另一方面，从膜片30向第一电极81的传热受到隔热构件70抑制。

因此，可抑制热对与第一电极81邻接的压电体82的影响，防止传感器输出的基准点(零点)的变动，可获得所需的传感器精度。

压力测量构件80具有检测压力的功能，如图3至图5所示，包括在子罩壳20的内侧从前端侧沿轴线S方向依次层叠的第一电极81、压电体82及第二电极83。

第一电极81使用析出硬化系或铁氧体系的不锈钢等导电性的金属材料，形成为呈可嵌入至定位构件60的贯穿孔61的外径的、圆柱或圆板状。

另外，第一电极81在定位构件60的贯穿孔61内，以其中一个面与隔热构件70密接且另一个面与压电体82密接的方式配置。

压电体82形成为呈不接触定位构件60的贯穿孔61的尺寸的、四棱柱状。

另外，压电体82在定位构件60的贯穿孔61内，以其中一个面与第一电极81密接且另一个面与第二电极83密接的方式配置。

由此，压电体82基于在轴线S方向所受的荷重导致的应变而输出电信号。

另外，作为压电体82，适用氧化锌(ZnO)、钛酸钡(BaTiO₃)、钛酸锆酸铅(leadzirconate titanate，PZT)等的陶瓷、晶体等。

第二电极83是使用析出硬化系或铁氧体系的不锈钢等导电性的金属材料，形成为呈可嵌入至定位构件60的贯穿孔61的外径的、圆柱或圆板状。

另外，第二电极83在定位构件60的贯穿孔61内，以其中一个面与压电体82密接且另一个面与绝缘构件92密接的方式配置。

如图3至图5所示，预荷重赋予构件90配置于成为罩壳的一部分的子罩壳20的内侧，将压力测量构件80向膜片30按压而赋予预荷重，发挥对压力测量构件80给予作为传感器的直线特性的作用，包含固定构件91及绝缘构件92。

固定构件91是使用析出硬化系或铁氧体系的不锈钢等金属材料，形成为以轴线S为中心且在与贯穿孔61占同等以上的面积的中央区域中不存在空洞或挖空的、实心的大致圆柱状。

而且，固定构件91在隔离中央区域的外周区域中，包括两个纵槽91a。

两个纵槽91a分别为了穿插导线101、导线102，而在绕轴线S隔离180度的点对称的位置挖空而形成。

绝缘构件92是使用电绝缘性高的绝缘材料，形成为呈可嵌入至定位构件60的贯穿孔61的外径的、圆柱或圆板状。

即，绝缘构件92形成为在与贯穿孔61占同等面积的整个区域中不存在空洞或挖空的实心形状。

另外，绝缘构件92以维持第二电极83与固定构件91的电绝缘，并且将传至压电体82的热导向固定构件91进行散热的方式发挥功能。

另外，本实施方式中，隔热构件70、第一电极81、第二电极83、绝缘构件92形成为大致相同的外径尺寸且大致相同的厚度尺寸，也就是形成为大致相同形状。

作为绝缘构件92的绝缘材料，优选热容量小且导热率大，作为具体的材料，例如可举出：氧化铝、蓝宝石、氮化铝、碳化硅等陶瓷，或对导电性材料实施了绝缘处理而得的材料。

而且，作为绝缘构件92，优选具有较隔热构件70的导热率更大的导热率，例如优选30W/m·K以上。进而，作为绝缘构件92，优选热容量小于隔热构件70。

由此，可利用隔热构件70尽可能抑制传至压电体82的传热量，另一方面，传至压电体82的热可通过绝缘构件92而散热受到促进。

成为所述结构的预荷重赋予构件90的组装时，如图4及图5所示，在压力测量构件80配置于定位构件60内的状态下，以绝缘构件92抵接于第二电极83的方式嵌入至贯穿孔61。接着，以在轴线S方向将压力测量构件80向膜片30挤压的方式，使固定构件91抵接于绝缘构件92，在赋予了预荷重的状态下通过焊接等将固定构件91固定于子罩壳20。

这样，通过以预荷重赋予构件90赋予预荷重，从而可对压力测量构件80给予作为传感器的直线特性。而且，绝缘构件92以维持第二电极83与固定构件91的电绝缘，并且将传至压电体82的热导向固定构件91进行散热的方式发挥功能。因此，作为绝缘构件92，优选如上文所述那样导热率大且热容量小。

如图2及图4所示，导线101电连接于压力测量构件80的第一电极81，穿过定位构件60的其中一个缺口槽64、固定构件91的其中一个纵槽91a、及外部罩壳10的贯穿路14，以与外部罩壳10绝缘而导出的状态被引导至连接器110。

即，第一电极81经由导线101而连接于连接器110的端子112，经由外部连接器而对电气电路电连接于接地侧(负侧)。

如图2及图4所示，导线102电连接于压力测量构件80的第二电极83，穿过定位构件60的另一个缺口槽64、固定构件91的另一个纵槽91a及外部罩壳10的贯穿路14，以与外部罩壳10绝缘而导出的状态被引导至连接器110。

即，第二电极83经由导线102连接于连接器110的端子113，经由外部连接器而相对于电气电路电连接于输出侧(正侧)。

如图2所示，连接器110包括：结合部111，结合于外部罩壳10的连接器连结部17；端子112，固定于结合部111并且与导线101电连接；以及端子113，经由绝缘构件而固定于端子112并且与导线102电连接。

端子112、端子113与外部连接器的连接端子分别连接。

接下来，对成为所述结构的压力传感器的装配作业进行说明。

作业时，准备外部罩壳10、子罩壳20、膜片30、隔热板40、环状构件45、保持板50、定位构件60、隔热构件70、第一电极81、压电体82、第二电极83、固定构件91、绝缘构件92、导线101、导线102及连接器110。

首先，将膜片30的可挠板状部31通过焊接等而固定于子罩壳20的端面23。

接下来，将保持板50及定位构件60嵌入至子罩壳20内，接着，在定位构件60内依次层叠嵌入隔热构件70、连接了导线101的第一电极81、压电体82、连接了导线102的第二电极83及绝缘构件92。

另外，导线101、导线102也可在后续工序中分别连接于第一电极81及第二电极83。

然后，将固定构件91以挤压绝缘构件92的方式嵌入至子罩壳20内，在赋予了预荷重的状态下，将固定构件91通过焊接等而固定于子罩壳20。

由此，如图4及图5所示，形成传感器模块M。

另外，传感器模块M的组装方法不限于所述顺序，也可预先对定位构件60组入保持板50、隔热构件70、第一电极81、压电体82、第二电极83及绝缘构件92，将组入了所述各种零件的定位构件60嵌入至子罩壳20内，将固定构件91在赋予了预荷重的状态下通过焊接等而固定于子罩壳20。

接下来，将传感器模块M组入至外部罩壳10。即，使导线101、导线102穿过外部罩壳10的贯穿路14，并且将子罩壳20嵌入至外部罩壳10的嵌合内周壁12，使端面24抵接于阶差部13。然后，将子罩壳20通过焊接而固定于外部罩壳10。

所述状态下，膜片30与外部罩壳10的关系如图4及图5所示，成为在前端筒状部11的内周壁11a与可挠板状部31的外周面31a之间划定环状的间隙C的配置关系。

即，前端筒状部11以在径向在与可挠板状部31的外周面31a之间划定间隙C的方式形成。

通过这样形成间隙C，从而可高效率地抑制从外部罩壳10的前端筒状部11传至膜片30的热。

接下来，将隔热板40以从轴线S方向的外侧覆盖膜片30的方式嵌入至前端筒状部11的内侧，以圆板状接触部41与和膜片30的传递部32对应的中央区域接触的方式配置。

另外，在外部罩壳10的前端筒状部11，以前端部11b保持隔热板40的外周边缘部42b的方式向轴线S弯折并进行铆接处理。

这样，通过弯折前端筒状部11，从而可防止高温压力介质从隔热板40的外周边缘部42b及外周面42a的周围进入空隙Vs内，能以与膜片30接触状态保持隔热板40。

由此，可保护膜片30不受高温压力介质影响而抑制热应变，可抑制乃至防止由热的影响导致传感器精度下降，可高精度地检测高温压力介质的压力。

接下来，将结合部111固定于外部罩壳10的连接器连结部17。

接下来，将导线101连接于端子112，然后将端子112固定于结合部111。

接下来，将导线102连接于端子113，然后将端子113经由绝缘构件固定于端子112。由此，将连接器110固定于外部罩壳10。

通过以上操作，压力传感器的组装完成。

另外，所述组装顺序为一例，但不限定于此，也可采用其他组装顺序。

根据所述第一实施方式的压力传感器，作为与膜片30分立的构件而形成的隔热板40以覆盖膜片30的方式保持于外部罩壳10，且以在与传递部32对应的中央区域中与膜片30接触并且在与中央区域以外的可挠板状部31之间划定环状的空隙Vs的方式配置，因而可抑制向膜片30的有效部A的传热。

具体而言，隔热板40单独因从高温压力介质承受的热而反复膨胀及收缩并且散热，而且空隙Vs作为有效的热障壁发挥功能，可有效地抑制向膜片30的传热。

由此，可抑制乃至防止膜片30的由热膨胀所致的应变，减少压力测量构件80的传感器误差，高精度地检测高温压力介质的压力。

尤其，隔热板40与和膜片30的传递部32对应的中央区域接触，并且以不与中央区域以外的区域接触的方式划定空隙Vs，因而如图7所示，可抑制膜片30的高温化。

图7为模拟下述情况的膜片30的温度分布的结果，即：使和膜片30的传递部32对应的中央区域(直径2r的圆区域)以外的区域与隔热板40的间隙变化为0.0mm、10μm、1.0mm。

由所述结果表明，在间隙为0.0mm的情况下，膜片30的有效部A的温度上升变大。

另一方面，在间隙为10μm、1.0mm的情况下，与间隙为0.0mm的情况相比，在膜片30的有效部A中温度以几百度的范围降低。

即，通过在与膜片30的传递部32对应的中央区域以外的区域中设置划定空隙Vs的隔热板40，从而可抑制膜片30的有效部A的热变形。

而且，传递至膜片30的热由隔热构件70隔热，从膜片30向第一电极81及压电体82的传热得到抑制。因此，热对压电体82的影响得到抑制，可防止传感器输出的基准点(零点)的变动，可获得所需的传感器精度。

此处，隔热构件70由绝缘材料形成，第一电极81经由导线101直接连接于电气电路，第二电极83经由导线102直接连接于电气电路。因此，可防止漏电流的产生，可维持所需的传感器特性。

进而，罩壳包含外部罩壳10、及嵌入至外部罩壳10的内侧并固定的子罩壳20，在子罩壳20配置膜片30、保持板50、定位构件60、隔热构件70、压力测量构件80及预荷重赋予构件90。

由此，可对子罩壳20预先组入膜片30、保持板50、定位构件60、隔热构件70、压力测量构件80及预荷重赋予构件90，形成传感器模块M。

因此，在安装形状等视适用对象物而不同的情况下，可针对每个适用对象仅设定外部罩壳10，而共用传感器模块M。

如上文所述，根据第一实施方式的压力传感器，可保护膜片30不受高温压力介质影响而抑制热应变，可抑制乃至防止由热的影响导致传感器精度降低，可高精度地检测高温压力介质的压力。

图8表示第二实施方式的压力传感器，除了变更保持隔热板40的形态以外，与第一实施方式相同，对与第一实施方式相同的结构标注相同符号而省略说明。

第二实施方式中，前端筒状部11为了在径向在与环状隔离部42的外周面42a之间划定间隙C2，而与环状隔离部42的外周边缘部42b进行线接触，且为了保持隔热板40而弯折。

即，以前端筒状部11的前端部11c相对于隔热板40的外周面42a倾斜的方式进行铆接处理，内周壁11a与环状隔离部42的外周边缘部42b接触，隔热板40保持于前端筒状部11的内侧。

由此，在前端筒状部11的内周壁11a与隔热板40的外周面42a之间划定间隙C2。因此，在隔热板40热膨胀时，可使膨胀的部分进入间隙C2，由此可抑制乃至防止隔热板40的变形直接影响膜片30。

根据第二实施方式的压力传感器，与第一实施方式同样地，可保护膜片30不受高温压力介质影响而抑制热应变，可抑制乃至防止由热的影响导致传感器精度降低，可高精度地检测高温压力介质的压力。

图9及图10表示第三实施方式的压力传感器，除了为了保持隔热板40而采用成为罩壳H的一部分的连杆构件120以外，与第一实施方式相同，对与第一实施方式相同的结构标注相同符号而省略说明。

第三实施方式的压力传感器中，罩壳H除了外部罩壳10、子罩壳20以外，还包括连杆构件120，此连杆构件120配置于较隔热板40更靠轴线S方向的前端侧且保持隔热板40。

连杆构件120是使用与隔热板40相同的材料、例如奥氏体系的不锈钢(SUS304)等金属材料，沿轴线S方向观看而形成为圆环状的平板，如图10所示，包括开口部121及外周面122。

连杆构件120的外径尺寸形成为可密接地嵌入至外部罩壳10的前端筒状部11的内侧的大小，也就是形成为与内周壁11a的内径尺寸相同的外径尺寸。而且，开口部121的内径尺寸只要为使隔热板40的圆板状接触部41露出的尺寸即可，此处，形成为与子罩壳20的内周壁22的内径尺寸相同。

连杆构件120从轴线S方向的外侧邻接于隔热板40而配置，在将隔热板40的圆板状接触部41以接触膜片30的方式挤压的状态下，外周面122焊接于前端筒状部11的内周壁11a，固定于外部罩壳10。

此处，通过将连杆构件120的材料设为与隔热板40的材料相同，从而可防止热特性在彼此之间不同，使隔热板40稳定地接触膜片30并保持。

根据第三实施方式的压力传感器，与第一实施方式同样地，可保护膜片30不受高温压力介质影响而抑制热应变，可抑制乃至防止由热的影响导致传感器精度降低，可高精度地检测高温压力介质的压力。

图11表示隔热板的变形例。

所述变形例的隔热板140是由与上文所述的隔热板40相同的材料形成，包括圆板状接触部141及环状隔离部142。

圆板状接触部141与上文所述的圆板状接触部41同样地，形成为在与膜片30的传递部32对应的中央区域中与膜片30接触的、外径呈2r的圆板状。

环状隔离部142为了在与传递部32对应的中央区域以外在与膜片30之间划定环状的空隙Vs，也就是以与可挠板状部31隔离配置而在与膜片30之间划定环状的空隙Vs的方式，与圆板状接触部141连续而形成，并且以倾斜规定角度的方式弯折而呈划定圆锥面的一部分的圆锥板状，与可挠板状部31最大隔离间隔L1而配置。

间隔L1越大则空隙Vs越变大，隔热效果越提高，但考虑到小型化、布局上的限制、所要求的隔热效果，而设定为隔热板40的板厚的1倍～2倍左右的值。

另外，间隔L1不限定于所述值，只要允许其他限制，则也可设定为其他值。

另外，如图11所示，隔热板140***至外部罩壳10的前端筒状部11的内侧，以圆板状接触部141从轴线S方向的外侧接触膜片30的中央区域的方式重合，对前端筒状部11的前端部11b进行铆接处理，而成为下述状态，即：在环状隔离部142的外周面142a与前端筒状部11的内周壁11a接触的状态下，外周边缘部142b保持于外部罩壳10。

即，隔热板140以从轴线S方向的外侧覆盖暴露于高温压力介质(高温燃烧气体)下的膜片30的方式配置，并未通过焊接等而固定，而是将空隙Vs密闭并且保持于外部罩壳10。

根据包括所述变形例的隔热板140的压力传感器，与第一实施方式至第三实施方式同样地，可保护膜片30不受高温压力介质影响而抑制热应变，可抑制乃至防止由热的影响导致传感器精度降低，可高精度地检测高温压力介质的压力。

所述实施方式中，作为隔热板，表示了呈所述形态的隔热板40、隔热板140，但不限定于此，只要为可在与膜片30的传递部32对应的中央区域以外的区域中在与膜片30之间划定空隙的形态，则也可采用呈其他形态的隔热板。

所述实施方式中，作为膜片，表示了一体地包括可挠板状部31及传递部32的膜片30，但不限定于此，也可采用下述结构，即：可挠板状部31与传递部32分别形成，可挠板状部31作为膜片发挥功能，传递部32作为力传递构件发挥功能。

所述实施方式中，作为罩壳，表示了包含外部罩壳10及子罩壳20的结构，但不限定于此，也可采用一个罩壳。

所述实施方式中，作为膜片，表示了具有圆柱状的传递部32的膜片30，但不限定于此，只要向压力测量构件传递荷重，则也可采用呈圆柱状以外的形态的传递部，也可采用在与所述传递部对应的中央区域以外的区域中在与膜片之间划定环状的空隙的隔热板。

如以上所述，本发明的压力传感器可保护膜片不受高温压力介质影响而抑制热应变，可抑制乃至防止由热的影响导致传感器精度降低，可高精度地检测高温压力介质的压力，因而当然可特别适用作检测发动机的燃烧室内的燃烧气体等高温压力介质的压力的、压力传感器，而且作为检测燃烧气体以外的高温的压力介质或其他压力介质的压力的压力传感器也有用。

Claims (10)

1.一种压力传感器，包括：

圆筒状的罩壳，划定轴线；

压力测量构件，收容于所述罩壳内并且包含压电体；

膜片，具有固定于所述罩壳的前端侧的可挠板状部、及为了向所述压力测量构件传递荷重而在所述轴线上突出的传递部；以及

隔热板，以覆盖所述膜片的方式保持于所述罩壳，在与所述传递部对应的中央区域中与所述膜片接触，并且在所述中央区域以外在与所述膜片之间划定环状的空隙。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

所述传递部呈以所述轴线为中心的圆柱状，

所述隔热板包含：圆板状接触部，以所述轴线为中心而接触至与所述传递部的外径对应的区域；以及环状隔离部，与所述圆板状接触部连续，并且与所述可挠板状部隔离配置而划定所述空隙。

3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，

所述罩壳为了与所述环状隔离部的外周面划定间隙，而以与所述环状隔离部的外周边缘部进行线接触并保持所述隔热板的方式形成。

4.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

所述罩壳包含：端面，在所述轴线的方向固定所述可挠板状部；以及前端筒状部，在较所述端面更靠径向外侧，较所述端面更向所述轴线的方向的前端侧伸长，

所述隔热板保持于所述前端筒状部的内侧。

5.根据权利要求2或3所述的压力传感器，其特征在于，

所述罩壳包含：端面，在所述轴线的方向固定所述可挠板状部；以及前端筒状部，在较所述端面更靠径向外侧，较所述端面更向所述轴线的方向的前端侧伸长，

所述隔热板保持于所述前端筒状部的内侧。

6.根据权利要求4所述的压力传感器，其特征在于，

所述前端筒状部以在与所述可挠板状部的外周面之间划定间隙的方式形成。

7.根据权利要求4或6所述的压力传感器，其特征在于，

所述前端筒状部具有为了保持所述隔热板而经铆接处理的前端部。

8.根据权利要求4或6所述的压力传感器，其特征在于，

所述罩壳包含：连杆构件，配置于较所述隔热板更靠所述轴线的方向的前端侧，保持所述隔热板，

所述连杆构件固定于所述前端筒状部。

9.根据权利要求4或6所述的压力传感器，其特征在于，

所述罩壳包含外部罩壳、及嵌入至所述外部罩壳的内侧并固定的子罩壳，

所述子罩壳***述压力测量构件并且具有所述端面，

所述外部罩壳具有所述前端筒状部。

10.根据权利要求1至4所述的压力传感器，其特征在于，

所述压力测量构件包含以夹持所述压电体的方式层叠的第一电极及第二电极，

在所述第一电极连接着与所述罩壳绝缘而导出的第一导电体，

在所述第二电极连接着与所述罩壳绝缘而导出的第二导电体。

Images