JP4867559B2 - 圧力センサおよび圧力センサの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、受圧用ダイアフラムが受けた圧力を、圧力伝達部材を介してセンサチップに伝達することにより圧力検出を行う圧力センサおよびその取付構造に関し、たとえば、エンジンの燃焼圧を測定する燃焼圧センサなどに適用できる。

従来より、この種の圧力センサとしては、中空筒状の金属ケースの一端部側に、圧力を受けて歪む受圧用ダイアフラムを設け、金属ケースの他端部側にセンサチップなどのセンシング部を設け、さらに金属ケースの中空部に圧力伝達部材を設け、この圧力伝達部材を介して、受圧用ダイアフラムからの圧力をセンシング部へ伝達することによって圧力検出を行うものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

このような圧力センサは、たとえば、燃焼圧センサとして適用される。具体的には、金属ケースをエンジンの取付穴に挿入することにより、取付部材としてのエンジンに圧力センサを取り付け、エンジンの燃焼室内の圧力すなわち燃焼圧（筒内圧）を受圧用ダイアフラムにて受け、その圧力を、圧力伝達部材を介してセンシング部が受けることで検出を行うというものである。
特開平５−３４２３１号公報

ここで、上記燃焼圧センサのように、被測定雰囲気が高温となり、それによって、受圧用ダイアフラムやセンシング部が高温にさらされる場合がある。従来のこの種の圧力センサは、上述したように、筒状の金属ケースを取付部材の取付穴に挿入した状態で当該取付部材へ取り付けられるものであり、この状態においては、金属ケースが取付穴に囲まれた形となるため、熱の逃げ道が少ない。

そのため、圧力センサにおいては、測定環境にさらされている受圧用ダイアフラムに対して熱が加わった場合に、この熱によって受圧用ダイアフラムに歪みが生じる可能性がある。また、この熱によりセンシング部が高温となり、センシング部の動作許容温度を超えてしまい、センサとして機能しなくなる恐れがある。

たとえば、上記燃焼圧センサの場合には、燃焼室内の燃焼による高熱が、直接、受圧用ダイアフラムやセンシング部に加わるため、上記した受圧用ダイアフラムの歪みやセンシング部の動作不良などが生じやすい。そして、このような歪みや動作不良は、たとえば誤差としてセンサ出力に現れ、結果的に検出誤差が大きくなるという問題を引き起こすことになる。

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、受圧用ダイアフラムが受けた圧力を、圧力伝達部材を介してセンシング部に伝達することにより圧力検出を行う圧力センサにおいて、受圧用ダイアフラムおよびセンシング部の温度を適切に下げることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、オイル（Ｗ）が流通するオイル通路（６０）を金属ケース（２０）に設け、このオイル通路（６０）を介してオイル（Ｗ）を金属ケース（２０）の中空部に流通させることにより、受圧用ダイアフラム（１０）およびセンシング部（４０）の熱をオイル（Ｗ）を介して放熱するようにしており、オイル通路（６０）の上流側に、金属ケース（２０）の中空部に導入される前にオイル（Ｗ）を濾過するフィルタ（９０）を設けたことを特徴とする圧力センサである。
ここで、請求項１に記載の圧力センサにおいては、請求項２に記載のように、オイル通路（６０）は、共に金属ケース（２０）の側壁部の内部に設けられ金属ケース（２０）の中空部と連通する第１の通路（６１）および第２の通路（６２）を備えるものであり、オイル（Ｗ）は、第１の通路（６１）から中空部に導入され第２の通路（６２）から導出されるようになっているものにできる。

また、請求項３に記載の発明は、オイル（Ｗ）が流通するオイル通路（６０）を金属ケース（２０）に設け、このオイル通路（６０）を介してオイル（Ｗ）を金属ケース（２０）の中空部に流通させることにより、受圧用ダイアフラム（１０）およびセンシング部（４０）の熱をオイル（Ｗ）を介して放熱するようにしており、
オイル通路（６０）は、共に金属ケース（２０）の側壁部の内部に設けられ金属ケース（２０）の中空部と連通する第１の通路（６１）および第２の通路（６２）を備えるものであり、オイル（Ｗ）は、第１の通路（６１）から中空部に導入され第２の通路（６２）から導出されるようになっており、
第１の通路（６１）の上流側に、オイル（Ｗ）を濾過するフィルタ（９０）を設けたことを特徴とする圧力センサである。
請求項１、３に記載の発明によれば、オイル通路（６０）を介したオイル（Ｗ）の流通によって、金属ケース（２０）に設けられた受圧用ダイアフラム（１０）およびセンシング部（４０）の熱が放熱されるため、受圧用ダイアフラム（１０）およびセンシング部（４０）の温度を適切に下げることができる。

また、請求項１、３に記載の発明によれば、上記したフィルタ（９０）を設けたことにより、オイル（Ｗ）内の異物が、オイル通路（６０）から金属ケース（２０）の中空部に入り込むのを防止することができる。

また、請求項２、３に記載の圧力センサにおいては、金属ケース（２０）を、内部をオイル（Ｗ）が流通する取付部材（２００）に取りつけられるものとした場合、オイル（Ｗ）が、取付部材（２００）から第１の通路（６１）を介して金属ケース（２０）の中空部に導入され第２の通路（６２）から再び取付部材（２００）に戻るようになっているものにすれば、取付部材（２００）をオイル供給源とすることが可能となる。

さらに、金属ケース（２０）が、その他端部側にてハウジング（３０）に固定され、このハウジング（３０）を介して取付部材（２００）に取り付けられるものである場合には、ハウジング（３０）に、取付部材（２００）内のオイル（Ｗ）を第１の通路（６１）に送り込むための導入通路（７１）と、第２の通路（６２）からオイル（Ｗ）を取付部材（２００）へ戻すための導出通路（７２）とを設ければよい。

それによれば、ハウジング（３０）の導入通路（７１）を介して取付部材（２００）からのオイル（Ｗ）を金属ケース（２０）の第１の通路（６１）へ送り込み、ハウジング（３０）の導出通路（７２）を介して金属ケース（２０）の第２の通路（６２）からのオイル（Ｗ）を取付部材（２００）へ戻すことができる。

また、本発明は、内部をオイル（Ｗ）が流通する取付部材（２００）に設けられた取付穴（２０１）に、圧力センサ（１００）の金属ケース（２０）を挿入することにより、圧力センサ（１００）を取付部材（２００）に取り付けてなる圧力センサ（１００）の取付構造としても構成できる。

すなわち、請求項７に記載の発明は、このような取付構造において、オイル（Ｗ）が流通するオイル通路（６０）を金属ケース（２０）に設け、取付部材（２００）と圧力センサ（１００）との間を、取付部材（２００）内のオイル（Ｗ）をオイル通路（６０）へ送るためのオイル送り配管部材（８１）、および、オイル通路（６０）からのオイル（Ｗ）を取付部材（２００）内へ戻すためのオイル戻し配管部材（８２）によって接続し、取付部材（２００）内のオイル（Ｗ）を、これら各配管部材および通路を介して金属ケース（２０）の中空部に流通させ、取付部材（２００）へ戻すことにより、受圧用ダイアフラム（１０）およびセンシング部（４０）の熱をオイル（Ｗ）を介して放熱するようにしており、オイル通路（６０）の上流側に、金属ケース（２０）の中空部に導入される前にオイル（Ｗ）を濾過するフィルタ（９０）を設けたことを特徴とする。
ここで、この圧力センサの取付構造においても、請求項８に記載のように、オイル通路（６０）は、上述した第１の通路（６１）および第２の通路（６２）を備え、オイル（Ｗ）は、第１の通路（６１）から金属ケース（２０）の中空部に導入され第２の通路（６２）から導出されるようになっているものにできる。

また、請求項９に記載の発明は、圧力センサの取付構造において、オイル（Ｗ）が流通するオイル通路（６０）を金属ケース（２０）に設け、取付部材（２００）と圧力センサ（１００）との間を、取付部材（２００）内のオイル（Ｗ）をオイル通路（６０）へ送るためのオイル送り配管部材（８１）、および、オイル通路（６０）からのオイル（Ｗ）を取付部材（２００）内へ戻すためのオイル戻し配管部材（８２）によって接続し、取付部材（２００）内のオイル（Ｗ）を、これら各配管部材および通路を介して金属ケース（２０）の中空部に流通させ、取付部材（２００）へ戻すことにより、受圧用ダイアフラム（１０）およびセンシング部（４０）の熱をオイル（Ｗ）を介して放熱するようにしており、
オイル通路（６０）は、共に金属ケース（２０）の側壁部の内部に設けられ金属ケース（２０）の中空部と連通する第１の通路（６１）および第２の通路（６２）を備えるものであり、オイル（Ｗ）は、第１の通路（６１）から中空部に導入され第２の通路（６２）から導出されるようになっており、
第１の通路（６１）の上流側に、オイル（Ｗ）を濾過するフィルタ（９０）を設けたことを特徴とする。
請求項７、９に記載の発明によれば、取付部材（２００）内のオイル（Ｗ）が、オイル通路（６０）を介して金属ケース（２０）の中空部を流通することによって、受圧用ダイアフラム（１０）およびセンシング部（４０）の熱が放熱されるため、受圧用ダイアフラム（１０）およびセンシング部（４０）の温度を適切に下げることができる。

また、請求項７、９に記載の発明によれば、上記したフィルタ（９０）を備えたものとすることにより、オイル（Ｗ）内の異物が、オイル通路（６０）から金属ケース（２０）の中空部に入り込むのを防止することができる。

さらに、請求項８、９に記載の取付構造においては、金属ケース（２０）を、その他端部側にてハウジング（３０）に固定されハウジング（３０）を介して取付部材（２００）に取り付けられるものとしたとき、オイル送り配管部材（８１）およびオイル戻し配管部材（８２）を、それぞれハウジング（３０）と取付部材（２００）との間を接続するものとし、ハウジング（３０）に、オイル送り配管部材（８１）と第１の通路（６１）との間を連通する導入通路（７１）と、第２の通路（６２）とオイル戻し配管部材（８２）との間を連通する導出通路（７２）とを設ければよい。

それによれば、ハウジング（３０）内の上記通路（７１、７２）を介して、金属ケース（２０）のオイル通路（６０）と取付部材（２００）との間のオイル（Ｗ）の流通を実現させることができる。

また、上記した圧力センサおよび圧力センサの取付構造においては、取付部材（２００）がエンジンである場合には、オイル（Ｗ）としては、当該エンジン（２００）のエンジンオイルを用いることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサ１００のエンジン２００への取付構造を示す概略断面図である。

本圧力センサ１００は、取付部材としての自動車のエンジン２００に取り付けられ、当該エンジン２００の燃焼室２０２内の圧力を検出する燃焼圧センサとして適用されるものである。なお、図１ではエンジン２００は、当該エンジン２００におけるエンジンヘッドの部分を示してある。

この圧力センサ１００は、大きくは、胴体部１と、この胴体部１に接続されたコネクタ部２とを有するものである。また、エンジン２００には、燃焼室２０２に通じる取付穴２０１が設けられており、当該圧力センサ１００の胴体部１は、その一端部（図１中の下端部）から取付穴２０１に挿入されている。そして、この胴体部１の一端部がエンジン２００の燃焼室２０２に臨んだ状態となっている。

本実施形態では、胴体部１は、その一端部側から受圧部としての受圧用ダイアフラム１０、中空筒状をなす金属ケース２０、筒状をなすハウジング３０が、順次、溶接やロウ付け、接着などにより接続され一体化されたものである。そして、この胴体部１の他端部すなわちハウジング３０に対して、コネクタ部２が接続されている。

まず、ハウジング３０は、たとえばステンレスなどの金属製のものである。このハウジング３０の外面には、エンジン２００の取付穴２０１に対して圧力センサ１００を固定するための取付部３１が形成されている。

ここでは、取付部３１は、取付穴２０１とネジ結合可能なネジ部３１として構成されている。一方、エンジン２００の取付穴２０１の内面には、このネジ部３１に対応したネジが形成されている。そして、本実施形態の圧力センサ１００は、このネジ部３１とネジ穴としての取付穴２０１とのネジ結合により、エンジン２００に固定された状態で取り付けられている。

金属ケース２０は、中空筒形状をなすステンレスなどの金属製の部材である。本実施形態の金属ケース２０は、燃焼室２０２側に位置する有底筒状の第１のケース部２０ａとハウジング３０側に位置する筒状の第２のケース部２０ｂとが、全周溶接などにより連結されたものである。

この金属ケース２０において、燃焼室２０２側の端部は開口部２１、ハウジング３０側の端部は、閉塞された薄肉状の歪み部２２となっている。この金属ケース２０の歪み部２２は、受圧用ダイアフラム１０が受けた圧力Ｐが、後述する圧力伝達機構により印加されることで、歪むようになっている。

そして、この歪み部２２には、圧力を検出するセンサチップ４０が設けられている。このセンサチップ４０はセンシング部として構成され、当該歪み部２２の圧力Ｐによる歪みに基づいて信号を発生するものである。ここでは、センサチップ４０は、低融点ガラス４１を介したガラス接合によって歪み部２２の外面に対して接続されている。

このセンサチップ４０は、たとえば、半導体チップに拡散抵抗などからなる歪みゲージを形成し、このゲージによりブリッジ回路が構成されたものとすることができる。このようなセンサチップ４０によれば、センサチップ４０の歪みに基づく信号が当該ブリッジ回路により出力される。

また、この金属ケース２０の外周面、ここでは第２のケース部２０ｂの外周面には、当該外周面と直交する方向へ張り出したシール面２３が全周に形成されている。このシール面２３は、図１に示されるように、燃焼室２０２側からコネクタ部２側へ向かって拡径したテーパ面となっている。

そして、金属ケース２０において、燃焼室２０２側の端部の開口部２１には、この開口部２１を覆うように、上記受圧用ダイアフラム１０が接合されている。この受圧用ダイアフラム１０は、たとえばステンレスなどの金属製円形板状のものであり、金属ケース２０の開口部２１に全周溶接などにより接合されている。

そして、この圧力センサ１００のエンジン２００への取付状態においては、燃焼室２０２内の圧力Ｐは、図１中の白抜き矢印に示されるように、受圧用ダイアフラム１０に印加され、この圧力Ｐの印加により、受圧用ダイアフラム１０は、歪み変形するようになっている。

また、金属ケース２０の中空部には、圧力伝達部材５０が設けられている。この圧力伝達部材５０は、たとえばステンレスなどの金属やセラミックなどからなるものであり、本例では棒状をなす。

圧力伝達部材５０の各端部は、それぞれ金属ケース２０の歪み部２２の内面、受圧用ダイアフラム１０に対して荷重を与えた状態で接触しており、圧力Ｐは、受圧用ダイアフラム１０から圧力伝達部材５０を介して金属ケース２０の歪み部２２に印加されるようになっている。

本実施形態では、このような圧力検出機構により、受圧用ダイアフラム１０が受けた圧力Ｐが、金属ケース２０の歪み部２２に伝達され、この歪み部２２の歪みに基づいて上記センサチップ４０から信号が出力されるようになっている。

また、図１に示されるように、ハウジング３０の内部には、セラミック基板などからなる配線基板３２が設けられている。そして、配線基板３２にはＩＣチップ３３が搭載され、図示しないボンディングワイヤなどにより配線基板３２と電気的に接続されている。このＩＣチップ３３は、センサチップ４０からの出力を増幅したり調整するための回路が形成されたものである。

さらに、図１に示されるように、ハウジング３０内において、このＩＣチップ３３とセンサチップ４０とは、リード線やフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）などからなる配線部材３４により電気的に接続されている。

そして、上記コネクタ部２は、ハウジング３０に対して、Ｏリング３５を介して接続されている。このコネクタ部２はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂などからなるもので、コネクタ部材２には、金属製のターミナル２ａがインサート成形などにより一体化されている。

このコネクタ部２は、その一端側がハウジング３０における金属ケース２０とは反対側の開口部に挿入された状態で、ハウジング３０に組み付けられている。そして、ハウジング３０の開口部の縁部がコネクタ部２にかしめられることにより、コネクタ部２とハウジング３０とが一体に固定されている。

また、ハウジング３０内にてコネクタ部２のターミナル２ａは、配線基板３２と電気的に接続されている。そして、ターミナル２ａは自動車のＥＣＵなどに対して、電気的に接続可能となっており、それにより、本圧力センサ１００は外部との信号のやりとりなどが可能になっている。

このように、本実施形態の圧力センサ１００は、中空筒状の金属ケース２０の一端部側すなわち燃焼室２０２側の端部側に受圧用ダイアフラム１０を設け、他端部側すなわちハウジング３０側の端部側にセンサチップ４０を設け、その中空部に圧力伝達部材５０を設けることで、燃焼室２０２内の圧力Ｐを受圧用ダイアフラム１０が受け、圧力伝達部材５０を介してセンサチップ４０へ伝達することにより、燃焼圧Ｐの検出を行うようにしている。

ここにおいて、本実施形態では、金属ケース２０には、オイルＷが流通するオイル通路６０が設けられている。このオイル通路６０は、金属ケース２０の側壁部の内部に設けられた第１の通路６１と、同じく金属ケース２０の側壁部の内部に設けられた第２の通路６２とを備えたものである。これら第１および第２の通路６１、６２は、切削加工や鍛造などにより形成される。

そして、これら第１および第２の通路６１、６２は、共に金属ケース２０の中空部と連通しており、オイル通路６０を流れるオイルＷは、図１中の矢印に示されるように、第１の通路６１から金属ケース２０の中空部に導入されて当該中空部を流れ第２の通路６２から導出されるようになっている。

ここで、本実施形態では、取付部材としてのエンジン２００は自動車のエンジンであり、オイルＷはこのエンジン２００のエンジンオイルである。エンジン２００には、一般の自動車のエンジンと同様に、その内部をオイルＷが流通するオイル流路２０３が設けられている。

そして、このように内部をオイルＷが流通するエンジン２００に対して、金属ケース２０が取りつけられており、オイルＷは、エンジン２００のオイル流路２０３の流れに沿ってオイル流路２０３から金属ケース２０の第１の通路６１に導かれる。そして、オイルＷは、この第1の通路６１を介して金属ケース２０の中空部に導入され、第２の通路６２から再びエンジン２００のオイル流路２０３に戻るようになっている。

より具体的には、金属ケース２０は、その他端部側、ここでは第２のケース部２０ｂにおける歪み部２２側の端部側にてハウジング３０に対して固定されている。この金属ケース２０とハウジング３０との固定方法としては、レーザ溶接、抵抗溶接、プラズマ溶接、電子ビーム溶接、ロウ付け、はんだ付けなどが挙げられる。

そして、上述したように、ハウジング３０は、そのネジ部３１にてエンジン２００にネジ結合されており、金属ケース２０は、ハウジング３０を介してエンジン２００に取り付けられた状態となっている。

ここにおいて、図１に示されるように、ハウジング３０には、エンジン２００内のオイルＷを金属ケース２０の第１の通路６１に送り込むための導入通路７１と、金属ケース２０の第２の通路６２からオイルＷをエンジン２００内へ戻すための導出通路７２とが設けられている。

これらハウジング３０の各通路７１、７２は、切削加工や鍛造などによりハウジング３０の側壁の内部に形成されたものである。そして、これらハウジング３０の導入通路７１および導出通路７２は、ともに、図１中のハウジング３０の下端部と上端部側に開口部を有し、当該両開口部の間を連通するようにハウジング３０の両端部間を延びる通路として構成されている。

ここで、ハウジング３０の導入通路７１は、ハウジング３０の下端部側にて金属ケース２０の第１の通路６１と連通し、エンジン２００から突出するハウジング３０の上端部側にて、エンジン２００のオイル流路２０３と連通している。

一方、ハウジング３０の導出通路７２は、ハウジング３０の下端部側にて金属ケース２０の第２の通路６２と連通し、エンジン２００から突出するハウジング３０の上端部側にて、エンジン２００のオイル流路２０３と連通している。なお、これら金属ケース２０の各通路６１、６２およびハウジング３０の各通路７１、７２の通路形状は、特に限定されないが、たとえば、断面円形の通路（後述の図２（ｂ）参照）とすることができる。

また、ハウジング３０と金属ケース２０との固定は、上記した溶接などにより行われていることにより、導入通路７１と第１の通路６１との間、および導出通路７２と第２の通路６２との間は、オイルＷの漏れがないように接続されている。

また、ハウジング３０の導入通路７１とエンジン２００のオイル流路２０３との連通は、ハウジング３０とエンジン２００とを接続するオイル送り配管部材８１を介して、行われ、ハウジング３０の導出通路７２とエンジン２００のオイル流路２０３との連通は、ハウジング３０とエンジン２００とを接続するオイル戻し配管部材８２を介して、行われている。

これらオイル送り配管部材８１およびオイル戻し配管部材８２は、金属やゴム材あるいは樹脂などのホースなどよりなる配管部材であり、耐熱性に優れたものであることが望ましい。

そして、これら配管部材８１、８２は、それぞれ圧力センサ１００のハウジング３０やエンジン２００と接続されているが、この接続は、たとえば配管部材８１、８２の端部をハウジング３０やエンジン２００に挿入してネジ結合したり、当該端部をハウジング３０やエンジン２００に圧入したりするなどによって行われている。

こうして、図１に示されるように、エンジン２００のオイル流路２０３、オイル送り配管部材８１、ハウジング３０の導入通路７１、金属ケース２０の第１の通路６１、第２の通路６２、ハウジング３０の導出通路７２、オイル戻し配管部材８２、エンジン２００のオイル流路２０３の各間が、オイルＷの漏れがないように接続されている。

それにより、エンジン２００のオイル流路２０３を流れるオイルＷは、当該オイル流路２０３からオイル送り配管部材８１へ分流され、導入通路７１、オイル通路６０の第１の通路６１を介して、金属ケース２０の中空部を通り、さらに、オイル通路６０の第２の通路６２から、導出通路７２、オイル戻し配管部材８２を介してエンジン２００のオイル流路２０３へ戻るように流通するようになっている。

このような圧力センサ１００は、金属ケース２０におけるオイル通路６０や、ハウジング３０における上記各通路７１、７２が形成されていること以外は、従来のこの種の圧力センサと同様にして製造することができる。つまり、上記各通路６０、７１、７２を予め金属ケース２０やハウジング３０に形成しておき、後は、従来と同様に、各部品を組み付けることで、本実施形態の圧力センサ１００を製造できる。

なお、上述したように、本実施形態の金属ケース２０は複数個の筒状部材２０ａ、２０ｂを連結したものであり、金属ケース２０の中空部は、これら筒状部材２０ａ、２０ｂおよび受圧用ダイアフラム１０により囲まれる空間である。

したがって、本実施形態においては、これら複数個の筒状部材２０ａ、２０ｂ間の連結部、および金属ケース２０と受圧用ダイアフラム１０との間の固定部は、上記した溶接などにより、当該金属ケース２０の中空部を流れるオイルＷの漏れがないように接続することが必要である。

そして、この圧力センサ１００をエンジン２００にネジ結合して取り付けた後、上述したネジ結合や圧入などの接続方法によって、上記オイル送り配管部材８１およびオイル戻し配管部材８２を介して、エンジン２００と圧力センサ１００との間を接続する。これにより、図１に示される取付構造ができあがる。

なお、圧力センサ１００は、ハウジング３０のネジ部３１のネジ結合によりエンジン２００に固定されている。

この場合、上記したオイル送り配管部材８１およびオイル戻し配管部材８２は、圧力センサ１００のハウジング３０における各通路７１、７２の開口部、および、オイル流路２０３につながるエンジン２００の開口部から取り外される。そして、上記配管部材８１、８２の取り外し後における当該開口部は、ネジ結合や圧入により取付可能な栓などにより封止されるようになっている。

本実施形態では、エンジン２００の作動に伴い、圧力センサ１００も作動して燃焼室２０２内の燃焼圧Ｐを検出するが、このとき、エンジン２００のオイル流路２０３をオイルＷが流れることにより、圧力センサ１００の金属ケース２０の中空部内をオイルＷが流通することで、圧力センサ１００の放熱もなされる。

ところで、本実施形態の圧力センサ１００は、上述したように、中空筒状の金属ケース２０の一端部側に受圧用ダイアフラム１０を設け、金属ケース２０の他端部側にセンサチップ４０を設け、金属ケース２０の中空部に圧力伝達部材５０を設け、受圧用ダイアフラム１０からの圧力Ｐを圧力伝達部材５０を介してセンサチップ４０へ伝達することで圧力検出を行うものである。

また、本実施形態では、内部をオイルＷが流通するエンジン２００に設けられた取付穴２０１に、圧力センサ１００の金属ケース２０を挿入し固定してなる圧力センサ１００の取付構造が提供される。

そして、本実施形態では、圧力センサ１００の金属ケース２０に、オイルＷを金属ケース２０の中空部に流通させるためのオイル通路６０を設け、エンジン２００と圧力センサ１００との間を、エンジン２００内のオイルＷをオイル通路６０へ送るためのオイル送り配管部材８１、および、オイル通路６０からのオイルＷをエンジン２００内へ戻すためのオイル戻し配管部材８２によって接続している。

そして、このようなオイルＷの流通経路を構成することにより、本実施形態では、取付部材であるエンジン２００をオイルＷの供給源として、エンジン２００からのオイルＷが金属ケース２０の中空部内を流通し、受圧用ダイアフラム１０およびセンサチップ４０の熱がオイルＷを介して放熱する。

そのため、本実施形態によれば、受圧用ダイアフラム１０およびセンサチップ４０の温度を適切に下げることのできる圧力センサ１００および圧力センサ１００の取付構造を提供することができる。

その結果、本実施形態によれば、測定環境である燃焼室２０２にさらされている受圧用ダイアフラム１０に対して燃焼などによる熱が加わった場合に、この熱によって受圧用ダイアフラム１０に歪みが生じることが防止される。また、この熱によりセンサチップ４０が、その動作許容温度を超えることが防止される。そのため、検出誤差の小さい出力が可能となる。

なお、本実施形態におけるオイル通路６０の第１の通路６１、第２の通路６２は、金属ケース２０の中空部へオイルＷを導入する側を第１、導出する側を第２としたものであり、オイルＷの流れは、上記図１とは左右逆向きであってもよい。

流れが図１とは逆向きの場合には、図１中の左側の通路が第１の通路６１となり、右側の通路が第２の通路６２として構成されることとなる。また、この場合、ハウジング３０における各通路７１、７２、各配管部材８１、８２の構成も、図１とは左右逆の関係となることはもちろんである。

また、本実施形態では、センシング部としてのセンサチップ４０は、金属ケース２０の他端部における外側の面、すなわち歪み部２２の外側の面に設けられることによってオイルＷとは非接触の状態となっており、圧力伝達部材５０からの荷重による歪み部２２の歪みによって、圧力Ｐがセンサチップ４０に伝達されるようになっている。そのため、センサチップ４０においてはオイルＷに対する耐性を考慮する必要がなくなる。

（第２実施形態）
図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサの要部を示す概略断面図であり、金属ケース２０近傍部の拡大図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＡ−Ａ一点鎖線に沿った概略断面図であり、ハウジング３０の導入通路７１の断面図である。

なお、この図２に示される部分以外は、本実施形態の圧力センサおよびその取付構造においても、上記第１実施形態と同様のものであり、ここでは、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。

本実施形態では、図２に示されるように、オイル通路６０の上流、すなわち、オイル通路６０の第１の通路６１の上流に位置するハウジング３０の導入通路７１内に、オイルＷを濾過するフィルタ９０を設けている。ここでは、図２（ｂ）に示されるように、導入通路７１は断面円形の通路として構成されている。

このフィルタ９０は、たとえば自動車のエンジンオイルフィルタに用いられるようなメッシュ状のフィルタ（図２（ｂ）参照）であり、樹脂、金属、セラミックなどよりなる。このようなフィルタ９０は、導入通路７１の開口部から導入通路７１の内部に向かって治具などを用いて押し込むことで導入通路７１内に配設することができる。

そして、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を有する圧力センサおよびその取付構造を提供できると共に、このフィルタ９０により、金属ケース２０の中空部に導入される前にオイルＷがろ過されるため、オイルＷ内の金属粉やゴミなどの異物が、金属ケース２０の中空部に入り込むのを防止することができる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、金属ケース２０は、筒状部材である複数個のケース部２０ａ、２０ｂが連結されたものであったが、中空筒状のものであれば、これに限定されず、一体成形されたものであってもよい。また、金属ケース２０と受圧用ダイアフラム１０とは一体に成形されたものであってもよい。

また、上記各実施形態では、金属ケース２０はハウジング３０に固定され、このハウジング３０を介して取付部材であるエンジン２００に取り付けられるものであった。それに対して、金属ケース２０にネジ部を設けるなどにより、ハウジング３０を介することなく、金属ケース２０を直接、エンジン２００の取付穴２０１に挿入して取り付けるようにしてもよい。

この場合には、たとえば、上記第１実施形態のような配管部材によって、金属ケース２０のオイル通路６０とエンジン２００のオイル流路２０３とを接続する構成を採用すれば、エンジン２００と圧力センサ１００との間でオイルＷの循環が可能となる。

また、エンジン２００のオイル流路２０３と圧力センサ１００とのオイルＷの流通経路に係る接続構成は、上記したオイル送り配管８１、オイル戻し配管８２のような別体の配管部材を介してものでなくてもよい。たとえば、上記図１において、エンジン２００の内部に、オイル流路２０３から取付穴２０１に連通する通路を切削加工などにより設け、圧力センサ１００内へオイルを導くようにしてもよい。

この場合、たとえば、ハウジング３０のうち取付穴２０１内に位置する外面に、上記導入通路７１、導出通路７２を開口させることにより、オイル流路２０３に連通する上記通路と圧力センサ１００との間でオイルＷの循環を行えばよい。

また、センシング部としては、上記したセンサチップ４０に限定されるものではなく、圧力伝達部材５０から伝達される圧力に応じた信号を発生するものであれば、たとえば静電容量式のものなどであってもよい。

また、ハウジング３０の取付部としては、上記したネジ部３１でなくてもよく、圧力センサ１００は、エンジン２００の取付穴２０１に圧入などによって固定されるものであってもよい。

また、上記各実施形態では、圧力伝達部材５０は棒状の部材であるが、圧力伝達部材５０の形状はこれに限定されるものではなく、金属ケース２０の中空部内に設けることが可能であって、圧力Ｐを伝達できるものであるならば、たとえば球状、偏球状、鼓状などであってもよい。

また、上記各実施形態では、取付部材としてのエンジン２００は自動車のエンジンであり、オイルＷはエンジンオイルであったが、オイルＷとしては、高温耐性を有するオイルであれば、エンジンオイルに限定されるものではない。たとえばオイルＷとしては、自動車のブレーキオイルであってもよい。

この場合、たとえば、エンジン２００におけるエンジンヘッド内に当該ブレーキオイルが流れる通路を形成し、このブレーキオイルが流通する通路から、上記実施形態と同様に、配管部材８１、８２などを介して、ブレーキオイルを圧力センサ１００に導入するようにすればよい。

また、上記各実施形態では、取付部材としてのエンジン２００から圧力センサ１００のオイル通路６０に対してオイルＷを供給しているが、オイルＷの供給源としては、取付部材に限定されるものではない。

たとえば、圧力センサ１００自身に、オイル通路６０に対してオイルＷを供給し流通させるためのオイル供給源、たとえばオイルタンクやオイル循環用のポンプなどをオイル供給源として設けてもよい。

また、本発明の圧力センサは、上記したような燃焼圧センサに適用が限定されるものではなく、取付部材もエンジン２００に限定されるものではない。つまり、本発明は、取付部材の取付穴に挿入されて取り付けられるものであれば、種々の圧力センサとして適用が可能であり、特に、受圧用ダイアフラムやセンシング部が高温となるような環境に用いられる圧力センサに対して、有効である。

本発明の１実施形態に係る圧力センサのエンジンへの取付構造を示す概略断面図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサの要部を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１０…受圧用ダイアフラム、２０…金属ケース、
３０…ハウジング、４０…センシング部としてのセンサチップ、
５０…圧力伝達部材、６０…オイル通路、
６１…オイル通路の第１の通路、６２…オイル通路の第２の通路、
７１…導入通路、７２…導出通路、
８１…オイル送り配管部材、８２…オイル戻し配管部材、
９０…フィルタ、１００…圧力センサ、
２００…取付部材としてのエンジン、２０１…エンジンの取付穴、
Ｗ…オイル。

Claims (11)

1. 中空筒状の金属ケース（２０）と、
   前記金属ケース（２０）の一端部側に設けられ、圧力を受けて歪む受圧用ダイアフラム（１０）と、
   前記金属ケース（２０）の他端部側に設けられたセンシング部（４０）と、
   前記金属ケース（２０）の中空部に設けられ、前記受圧用ダイアフラム（１０）からの圧力を前記センシング部（４０）へ伝達する圧力伝達部材（５０）とを備える圧力センサにおいて、
   前記金属ケース（２０）にはオイル（Ｗ）が流通するオイル通路（６０）が設けられており、このオイル通路（６０）を介して前記オイル（Ｗ）を前記金属ケース（２０）の中空部に流通させることにより、前記受圧用ダイアフラム（１０）および前記センシング部（４０）の熱を前記オイル（Ｗ）を介して放熱するようになっており、
   前記オイル通路（６０）の上流側には、前記金属ケース（２０）の前記中空部に導入される前に前記オイル（Ｗ）を濾過するフィルタ（９０）が設けられていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記オイル通路（６０）は、共に前記金属ケース（２０）の側壁部の内部に設けられ前記金属ケース（２０）の中空部と連通する第１の通路（６１）および第２の通路（６２）を備えるものであり、
   前記オイル（Ｗ）は、前記第１の通路（６１）から前記中空部に導入され前記第２の通路（６２）から導出されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
3. 中空筒状の金属ケース（２０）と、
   前記金属ケース（２０）の一端部側に設けられ、圧力を受けて歪む受圧用ダイアフラム（１０）と、
   前記金属ケース（２０）の他端部側に設けられたセンシング部（４０）と、
   前記金属ケース（２０）の中空部に設けられ、前記受圧用ダイアフラム（１０）からの圧力を前記センシング部（４０）へ伝達する圧力伝達部材（５０）とを備える圧力センサにおいて、
   前記金属ケース（２０）にはオイル（Ｗ）が流通するオイル通路（６０）が設けられており、このオイル通路（６０）を介して前記オイル（Ｗ）を前記金属ケース（２０）の中空部に流通させることにより、前記受圧用ダイアフラム（１０）および前記センシング部（４０）の熱を前記オイル（Ｗ）を介して放熱するようになっており、
   前記オイル通路（６０）は、共に前記金属ケース（２０）の側壁部の内部に設けられ前記金属ケース（２０）の中空部と連通する第１の通路（６１）および第２の通路（６２）を備えるものであり、
   前記オイル（Ｗ）は、前記第１の通路（６１）から前記中空部に導入され前記第２の通路（６２）から導出されるようになっており、
   前記第１の通路（６１）の上流側には、前記オイル（Ｗ）を濾過するフィルタ（９０）が設けられていることを特徴とする圧力センサ。
4. 前記金属ケース（２０）は、内部を前記オイル（Ｗ）が流通する取付部材（２００）に取りつけられるものであり、
   前記オイル（Ｗ）は、前記取付部材（２００）から前記第１の通路（６１）を介して前記金属ケース（２０）の中空部に導入され前記第２の通路（６２）から再び前記取付部材（２００）に戻るようになっていることを特徴とする請求項２または３に記載の圧力センサ。
5. 前記金属ケース（２０）は、前記他端部側にてハウジング（３０）に固定され、このハウジング（３０）を介して前記取付部材（２００）に取り付けられるものであり、
   前記ハウジング（３０）には、前記取付部材（２００）内の前記オイル（Ｗ）を前記第１の通路（６１）に送り込むための導入通路（７１）と、前記第２の通路（６２）から前記オイル（Ｗ）を前記取付部材（２００）へ戻すための導出通路（７２）とが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
6. 前記取付部材（２００）はエンジンであり、前記オイル（Ｗ）は、前記エンジン（２００）のエンジンオイルであることを特徴とする請求項４または５に記載の圧力センサ。
7. 中空筒状の金属ケース（２０）、前記金属ケース（２０）の一端部側に設けられ圧力を受けて歪む受圧用ダイアフラム（１０）、前記金属ケース（２０）の他端部側に設けられたセンシング部（４０）、および、前記金属ケース（２０）の中空部に設けられ、前記受圧用ダイアフラム（１０）からの圧力を前記センシング部（４０）へ伝達する圧力伝達部材（５０）を有する圧力センサ（１００）と、
   内部をオイル（Ｗ）が流通する取付部材（２００）とを備え、
   前記圧力センサ（１００）の前記金属ケース（２０）を前記取付部材（２００）に設けられた取付穴（２０１）に挿入することにより、前記圧力センサ（１００）を前記取付部材（２００）に取り付けてなる圧力センサの取付構造において、
   前記金属ケース（２０）には前記オイル（Ｗ）が流通するオイル通路（６０）が設けられており、
   前記取付部材（２００）と前記圧力センサ（１００）との間は、前記取付部材（２００）内の前記オイル（Ｗ）を前記オイル通路（６０）へ送るためのオイル送り配管部材（８１）、および、前記オイル通路（６０）からの前記オイル（Ｗ）を前記取付部材（２００）内へ戻すためのオイル戻し配管部材（８２）によって接続されており、
   前記取付部材（２００）内の前記オイル（Ｗ）を、前記オイル送り配管部材（８１）から前記オイル通路（６０）を介して前記金属ケース（２０）の中空部を通り、前記オイル通路（６０）から前記オイル戻し配管部材（８２）を介して前記取付部材（２００）へ戻るように流通させることにより、前記受圧用ダイアフラム（１０）および前記センシング部（４０）の熱を前記オイル（Ｗ）を介して放熱するようになっており、
   前記オイル通路（６０）の上流側には、前記金属ケース（２０）の前記中空部に導入される前に前記オイル（Ｗ）を濾過するフィルタ（９０）が設けられていることを特徴とする圧力センサの取付構造。
8. 前記オイル通路（６０）は、共に前記金属ケース（２０）の側壁部の内部に設けられ前記金属ケース（２０）の中空部と連通する第１の通路（６１）および第２の通路（６２）を備えるものであり、
   前記オイル（Ｗ）は、前記第１の通路（６１）から前記中空部に導入され前記第２の通路（６２）から導出されるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の圧力センサの取付構造。
9. 中空筒状の金属ケース（２０）、前記金属ケース（２０）の一端部側に設けられ圧力を受けて歪む受圧用ダイアフラム（１０）、前記金属ケース（２０）の他端部側に設けられたセンシング部（４０）、および、前記金属ケース（２０）の中空部に設けられ、前記受圧用ダイアフラム（１０）からの圧力を前記センシング部（４０）へ伝達する圧力伝達部材（５０）を有する圧力センサ（１００）と、
   内部をオイル（Ｗ）が流通する取付部材（２００）とを備え、
   前記圧力センサ（１００）の前記金属ケース（２０）を前記取付部材（２００）に設けられた取付穴（２０１）に挿入することにより、前記圧力センサ（１００）を前記取付部材（２００）に取り付けてなる圧力センサの取付構造において、
   前記金属ケース（２０）には前記オイル（Ｗ）が流通するオイル通路（６０）が設けられており、
   前記取付部材（２００）と前記圧力センサ（１００）との間は、前記取付部材（２００）内の前記オイル（Ｗ）を前記オイル通路（６０）へ送るためのオイル送り配管部材（８１）、および、前記オイル通路（６０）からの前記オイル（Ｗ）を前記取付部材（２００）内へ戻すためのオイル戻し配管部材（８２）によって接続されており、
   前記取付部材（２００）内の前記オイル（Ｗ）を、前記オイル送り配管部材（８１）から前記オイル通路（６０）を介して前記金属ケース（２０）の中空部を通り、前記オイル通路（６０）から前記オイル戻し配管部材（８２）を介して前記取付部材（２００）へ戻るように流通させることにより、前記受圧用ダイアフラム（１０）および前記センシング部（４０）の熱を前記オイル（Ｗ）を介して放熱するようになっており、
   前記オイル通路（６０）は、共に前記金属ケース（２０）の側壁部の内部に設けられ前記金属ケース（２０）の中空部と連通する第１の通路（６１）および第２の通路（６２）を備えるものであり、
   前記オイル（Ｗ）は、前記第１の通路（６１）から前記中空部に導入され前記第２の通路（６２）から導出されるようになっており、
   前記第１の通路（６１）の上流側には、前記オイル（Ｗ）を濾過するフィルタ（９０）が設けられていることを特徴とする圧力センサの取付構造。
10. 前記金属ケース（２０）は、前記他端部側にてハウジング（３０）に固定され、このハウジング（３０）を介して前記取付部材（２００）に取り付けられるものであり、
    前記オイル送り配管部材（８１）および前記オイル戻し配管部材（８２）は、それぞれ前記ハウジング（３０）と前記取付部材（２００）との間を接続しており、
    前記ハウジング（３０）には、前記オイル送り配管部材（８１）と前記第１の通路（６１）との間を連通する導入通路（７１）と、前記第２の通路（６２）と前記オイル戻し配管部材（８２）との間を連通する導出通路（７２）とが設けられていることを特徴とする請求項８または９に記載の圧力センサの取付構造。
11. 前記取付部材（２００）はエンジンであり、前記オイル（Ｗ）は、前記エンジン（２００）のエンジンオイルであることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の圧力センサの取付構造。

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