(57)【要約】【課題】内部に受圧媒体としてのオイルを使用せず、力伝達部材の構造を簡素化することにより小型化し、圧力検出の測定精度を高めた感度の良い圧力センサを提供する。【解決手段】ハウジング４の第１の圧力入力口２の先端部には測定対象の液体の圧力に応じて撓む第１のダイアフラム５が取り付けられ、第２の圧力入力口３の先端部には大気圧に応じて撓む第２のダイアフラム６が取り付けられる。第１のダイアフラム５と第２のダイアフラムとの間にはシャフト７が取り付けられる。シャフト７の所定の位置には可動部材９が取り付けられている。力の検出軸方向に配置された両端の支持部をそれぞれ可動部材９と固定部材１０に接続支持することにより感圧素子１１が固定されている。感圧素子１１はその変位方向がシャフト７の変位方向と同一方向となるように配置されている。【選択図】    図１
2010019826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
当該ハウジングに連結され圧力入力口を有する取り付け部と、
当該取り付け部の圧力入力口を封止し、一面が受圧面であるダイアフラムと、
力の検出方向を検出軸とする感圧部とを有し、
当該感圧部の一端が前記ダイアフラムの他面の中央領域に接続し、
前記感圧部の他端が前記ハウジングに接続し、
前記検出軸は前記受圧面に対してほぼ垂直であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記感圧部は、
前記ダイアフラムの他面の中央領域に一端が接触した力伝達手段と、
当該力伝達手段に固定された可動手段と、
当該可動手段に一方の端部が接続し、他方の端部がハウジングに接続した感圧素子とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記力伝達手段がシャフトであることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記感圧素子は、
両端部に設けた基部を有し、
当該両端部に設けた基部の間に振動部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記ダイアフラムの材質は、金属、セラミック、または圧電結晶体であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記シャフトの材質は、ステンレス、アルミニウム、またはセラミックであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記ハウジングの材質は、ステンレス、アルミニウム、またはセラミックであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の圧力センサ。
【請求項８】
圧力入力口を有するハウジングと、当該ハウジングの前記圧力入力口を封止し外面が受圧面であるダイアフラムと、前記ハウジング内部にてこのダイアフラムの内面の中央領域に一端を接続され他端を前記ハウジングに接続するとともに、検出軸を前記ダイアフラムの受圧面と垂直な軸に沿って設定した感圧部とを有してなる圧力センサを特徴とする圧力センサ。
【請求項９】
前記請求項８において、前記感圧部はダイアフラムに垂直に連結された力伝達手段と、当該力伝達手段に一端を連結され他端を前記ハウジング壁面に連結された感圧素子からなることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１０】
ハウジングと、当該ハウジングの対向する壁面に同軸上に設けられた圧力入力口と、前記圧力入力口を封止し外面が受圧面であるダイアフラムと、前記ハウジング内部にて前記ダイアフラムの内面の中央領域に接続された力伝達手段と、この力伝達手段に一端を接続され他端を前記ハウジングに接続するとともに、検出軸を前記ダイアフラムの受圧面と垂直な軸に沿って設定した感圧素子と、を有してなる圧力センサを特徴とする圧力センサ。
【請求項１１】
ハウジングと、当該ハウジングの対向する壁面に同軸上に設けられた一対の圧力入力口と、前記圧力入力口を封止し外面が受圧面である第1、第2のダイアフラムと、前記ハウジング内部にて前記第1、第2のダイアフラムの内面の中央領域を接続する力伝達手段と、この力伝達手段の途中に一端を接続され他端を前記ハウジングに接続するとともに、検出軸を前記ダイアフラムの受圧面と垂直な軸と平行に設定した感圧素子と、を有してなる圧力センサを特徴とする圧力センサ。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、ハウジングの内部には前記検出軸と平行にガイドシャフトを設けたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項１３】
請求項１０〜１１のいずれか１に記載の圧力センサにおいて、前記力伝達手段をシャフトにより形成し、感圧素子を前記シャフトと平行に配置したことを特徴とする圧力センサ。
【請求項１４】
請求項１０に記載の圧力センサにおいて、前記力伝達手段をシャフトにより形成し、感圧素子を前記シャフトと同軸に配置したことを特徴とする圧力センサ。
【請求項１５】
互いに対向する端板状の第1、第2のケースとこれらの周囲を取り囲んで側面部材を形成する第3のケースとによって形成されたハウジングと、前記第1、第２ケースに開口された圧力入力口を封止する第１、第２のダイアフラムと、前記ハウジング内にて前記第１、第２ダイアフラム同士をその中央領域で連結して一体化され力の伝達を可能としたセンターシャフトと、このセンターシャフトに固定された可動受け台と前記ハウジング内面部に設けた固定受け台とに両端部が取り付けられ検出軸を前記センターシャフトと平行に設定された感圧素子と、前記センターシャフトの周囲に配置され第１、第２のケース同士を連結する複数の支持棒と、を有してなることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１６】
互いに対向する端板状の第1、第2のケースとこれらの周囲を取り囲んで側面部材を形成する第３のケースとによって形成されたハウジングと、前記第１のケースに開口された圧力入力口を封止する第１ダイアフラムと、前記ハウジング内にて前記第１ダイアフラムの中央領域で連結して一体化され力の伝達を可能としたセンターシャフトと、このセンターシャフトの端部に固定された可動受け台と前記第２ケース内面部に設けた固定受け台とに両端部が取り付けられ検出軸を前記センターシャフトと同軸に設定された感圧素子と、前記センターシャフトの周囲に配置され第１、第２のケース同士を連結する複数の支持棒と、を有してなることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１７】
前記センターシャフトと可動受け台とは一つの部材から切削加工された一体ものであることを特徴とする請求項１５または１６に記載の圧力センサ。
【請求項１８】
前記センターシャフトとダイアフラムとの連結部は接着剤によって接合一体化されていることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧力センサに関し、圧力センサの受圧媒体としてのオイルを使用しないことにより圧力センサの用途の多様化を図るのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水圧計、気圧計、差圧計などとして圧電振動素子を感圧素子として使用した圧力センサが知られている。前記圧電振動素子は、例えば、板状の圧電基板上に電極パターンが形成され、力の検出方向を検出軸と設定しており、当該検出軸の方向に圧力が作用すると、前記圧電振動子の共振周波数が変化し、当該共振周波数の変化から圧力を検出する。特許文献１〜３には、感圧素子として圧電振動素子を用いた圧力センサが開示されている。圧力導入口よりベローズに圧力が加わると当該ベローズの有効面積に応じた力がピボット（撓みヒンジ）を支点とした力伝達手段を介して圧電振動素子に圧縮力或いは引張り力として力Ｆが加わる。前記圧電振動子には、当該力Ｆに応じた応力が生じることとなり、当該応力により共振周波数が変化する。当該圧力センサは圧電振動子に生じる共振周波数の変化を検出することにより圧力を測定するものである。
【０００３】
従来の圧力センサを、特許文献１などに開示されている例を用いて説明する。図１１は従来の圧力センサの構造を示した模式図である。
図１１に示す従来の圧力センサ１０１は、対向して配置された第１及び第２の圧力入力口１０２、１０３を有する筐体１０４と、筐体１０４の内部に力伝達部材１０５とを備え、力伝達部材１０５の一端を挟むように第１のベローズ１０６、および第２のベローズ１０７を接続している。そして、第１のベローズ１０６の他端を第１の圧力入力口１０２に接続し、第２のベローズ１０７の他端を第２の圧力入力口１０３に接続している。さらに、力伝達部材１０５の他端と基板１０８のピボット（支点）ではない方の端部との間に、感圧素子として双音叉型振動子１０９を配置している。
【０００４】
ここで、圧力センサにおいて、高精度に圧力を検出する場合、ベローズの内部には、液体が充填されている。当該液体としては、ベローズの内部や内部の蛇腹部分に気泡が入り込んだり、溜まらないようするために、一般的に粘性の高いシリコンオイルなどのオイルが用いられている。
【０００５】
このように、第１のベローズ１０６の内部には、粘性のあるオイル１１０が充填されており、圧力測定の対象が液体の場合は、第１の圧力入力口に開けられた開口部１１１により液体とオイル１１０とが接触して相対する構造となっている。なお、開口部１１１はオイル１１０が外部に漏れないような開口径が設定されている。
【０００６】
このような構成の圧力センサ１０１においては、圧力測定の対象となる液体より圧力Ｆが第１のベローズ１０６の内部に充填されているオイル１１０に加わると、第１のベローズ１０６を経て圧力Ｆが、力伝達部材１０５（ピボット支持された揺動レバー）の一端に加わる。一方、第２のベローズ１０７には、大気圧が加わっており、大気圧に相当する力が力伝達部材１０５の一端に加わっている。
【０００７】
この結果、力伝達部材１０５の他端を介して、圧力測定の対象となる液体より加わった圧力Ｆと大気圧による圧力の差圧に相当する力が基板１０８のピボットを支点にして、双音叉型振動子１０９に圧縮力、あるいは引張り力として加わる。双音叉型振動子１０９に圧縮力、あるいは引張り力が加わると、双音叉型振動子１０９には応力が生じ、当該応力の大きさに応じて共振周波数が変化するので、その共振周波数を測定することにより、圧力Ｆの大きさを検出することができる。
【０００８】
一方、特許文献４には、前述の圧力センサで用いるようなピボット（撓みヒンジ）を支点とした揺動レバーを用いた高価な力伝達手段（カンチレバー）を用いない構造のものが提示されている。これは、センサハウジング内に一直線上に２つのベローズを配列して間に台座を挟み込み、それぞれのベローズに導入される圧力の差に起因する圧力変動を台座の挙動で検出しようとするものである。このため、第１のベローズの一端と第２のベローズの一端との間に振動子接着用台座を挟み込み、第２のベローズの外周側にて、前記台座と第２のベローズの他端側のハウジング壁面とに感圧素子の両端の各々を固定する。そして、第２のベローズを間に挟む線対称位置に補強板を配置し、当該補強板の両端の各々を前記台座と前記ハウジング壁面とに固定してなる構造を採用している。
【０００９】
更に、特許文献５においては、特許文献４に開示された前記圧力センサに関し、ベローズの圧力検出軸方向と直交する方向からの衝撃に対する強度が弱いという課題を解決するために、圧力検出軸方向と直交する方向に前記台座とハウジングとを補強用弾性部材（いわゆるバネ）を用いて連結してなる圧力センサが提案されている。
【００１０】
次に、特許文献６、７には、エンジン内部の油圧を検出するためにエンジンブロックに固定して使用する圧力センサが開示されている。この圧力センサは印加された圧力に応じた電気信号を出力するセンシング部、圧力を受圧する受圧用ダイアフラム部、ダイアフラムからセンシング部へ圧力を伝達するための圧力伝達部材とからなり、具体的には、中空金属ステムの一方の端面に受圧用の第１ダイアフラムを設け、他方の端面に検出用の第２ダイアフラムを設け、ステム内にて前記第１、第２ダイアフラム間に力伝達部材を介在させている。力伝達部材は金属あるいはセラミックからなるシャフトであり、これを一対のダイアフラム間にプレストレスを与えた状態で介在させるようにしている。そして、第２ダイアフラムの外端面に圧力検出素子としての歪ゲージ機能をもつチップを貼り付け、第１ダイアフラムで受けた圧力を力伝達部材で第２ダイアフラムに伝達し、第２ダイアフラムの変形を歪ゲージチップにより電気信号に変換することでエンジン油圧を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５６−１１９５１９号公報
【特許文献２】特開昭６４−９３３１号公報
【特許文献３】特開平２−２２８５３４号公報
【特許文献４】特開２００５−１２１６２８号公報
【特許文献５】特開２００７−５７３９５号公報
【特許文献６】特開２００６−１９４７３６号公報
【特許文献７】特開２００７−１３２６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１〜３の発明においては、図１１に示す如き圧力センサのように、第１のベローズ１０６に充填されているオイル１１０は、圧力センサ１０１を構成する他の要素、例えば、力伝達部材１０５や双音叉型振動子力センサ１０９などに比べて熱膨張係数が大きいので、圧力センサを構成する各部材に温度変化による熱歪みが生じることとなる。このような熱歪みが不要な応力として双音叉型振動子１０９に作用するので、測定した圧力値に誤差が生じることとなり圧力センサの特性を悪化させるという問題があった。
【００１３】
また、第１のベローズ１０６に充填されているオイル１１０は、圧力測定の対象となる液体と接触して相対しているが、圧力センサの設置方法によりオイル１１０が圧力測定の対象となる液体側に流出したり、液体が第１のベローズ１０６側に流入することもあるので、第１のベローズ１０６に充填されているオイル１１０内に気泡が発生する場合がある。オイル１１０内に気泡が発生すると、圧力の伝達媒体として機能しているオイル１１０は、力を力伝達部材１０５を経由して双音叉型振動子に安定して伝達することができないので、圧力測定に誤差を生ずる可能性がある。
【００１４】
さらに、上述したように、オイル１１０は、圧力測定の対象となる液体と接触して相対しているため、圧力センサの設置方法によりオイル１１０が圧力測定の対象となる液体側に流出する可能性があり、異物の混入を嫌う清浄な液体の圧力測定を行う場合の用途には、オイル１１０を使用した従来の如き圧力センサを使用することができないという問題があった。
【００１５】
さらにまた、従来の如き圧力センサ１０１は、力伝達部材１０５が、複雑な構造をしており、圧力センサを小型化する際に、障害となっている。また、力伝達部材１０５はくびれ部の細い撓みヒンジを必要とする構造をしているので高コストな部品となるため圧力センサの製造コストを上昇させるという問題があった。
【００１６】
特許文献４や５が提案している圧力センサは、姿勢が傾くと、ベローズに垂れが生じてしまうので、感圧素子（双音叉振動子）に加わる力に変化が生じてしまい、それによって共振周波数も変動してしまうという問題があった。
【００１７】
更に、圧力センサの圧力導入口に内部にオイルが充填されたパイプを接続し、当該パイプの他端を被測定液体に接触させる構造のため、特許文献１〜３で掲げたようにベローズやパイプに充填されているオイルが、圧力測定の対象となる液体と接触して相対しているので、圧力センサの設置方法によりオイルが圧力測定の対象となる液体側に流出したり、液体がベローズ側に流入することもあるので、ベローズに充填されているオイル内に気泡が発生する場合があり、オイル内に気泡が発生すると、圧力の伝達媒体として機能しているオイルが、台座を経由して双音叉型振動子に安定して伝達することができないので、圧力測定に誤差を生ずる問題があった。
【００１８】
特許文献５については、ベローズに挟まれた台座をハウジング側面に板バネからなる補強用弾性部材で支持する構成のため、ベローズの軸方向移動に伴う台座の挙動を抑制する力が作用することは否めない。このため、圧力検出感度は劣化してしまう可能性がある。また、支持を堅固にするために補強用弾性部材の硬さを硬くしてしまうと、ベローズの動きを抑止してしまうことになり、圧力検出感度を劣化させてしまうという問題があった。
【００１９】
更に、特許文献４や５では補強板がベローズを挟んで線対称位置に感圧素子と対向配置されているので、ベローズの動きを抑止してしまうことになり、圧力検出感度を劣化させてしまうという問題があった。
【００２０】
特許文献６や７において、ダイアフラムとシャフトとはプレストレスを与えた状態で接触しているが、圧力センサが高温高圧化で使用されるので、リジッドに固定してしまうと各部材の熱膨張の違いにより、機構が破壊されてしまう恐れがあるため、当該熱膨張を考慮して、ダイアフラムとシャフトとは点で接触しているに過ぎず、接着剤等の接着手段を用いて接着はされていない。従って、圧力変動によりダイアフラムとシャフトが稼動する際、点接触部がずれてしまう可能性が非常に高く、接触点がずれる過程で、ダイアフラムとシャフトの双方に作用している力が漏洩してしまうため、精度の高い圧力検出を行うことができないという問題があった。また、そもそも特許文献６，７に記載の圧力センサは圧力センサが高温高圧化で使用されるので、受圧部とセンシングとの間に距離をおいてセンシングのチップ等への熱的影響を回避するために、できるだけ力伝達部材が長いことが望ましいもので、小型化を図る技術への適用には好ましくないものであった。加えて、特許文献６，７の場合には、一対のダイアフラム間にシャフトを介在させて力の伝達を行っているが、センシング部のダイアフラムにセンサチップを取り付けた構成であるため、ダイアフラムの性状が受圧側とセンシング部側で異なるため、計測精度を高くすることができないという大きな欠点があった。
【００２１】
そこで、本発明は前述の如き様々な問題点に鑑みてなされたものであって、即ち、内部に受圧媒体としてのオイルを使用せず、力伝達部材の構造を簡素化することにより小型化し、圧力検出の測定精度を高めた感度の良い圧力センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］ハウジングと、当該ハウジングの圧力入力口を封止し、一面が受圧面であるダイアフラムと、力の検出方向を検出軸とする感圧部とを有し、当該感圧部の一端が前記ダイアフラムの他面の中央領域に接続し、前記感圧部の他端が前記ハウジングに接続し、前記検出軸は前記受圧面に対してほぼ垂直である圧力センサを特徴とする。
【００２３】
このような本発明によれば、被圧力測定環境の圧力を受ける受圧媒体をダイアフラムとして、圧力センサには受圧媒体としてのオイルを不要としたので、被圧力測定環境側にオイルが流出することはなく、例えば被圧力測定環境として異物の混入を嫌う清浄な液体の圧力測定を行うなどの用途に使用可能となる。
また、熱膨張係数が大きい受圧媒体であるオイルの使用を止めたので、圧力センサの温度特性を大きく向上させることができる。
【００２４】
［適用例２］前記感圧部は、前記ダイアフラムの他面の中央領域に一端が接触した力伝達手段と、当該力伝達手段に固定された可動手段と、当該可動手段に一方の端部が接続し、他方の端部がハウジングに接続した感圧素子とから構成されている圧力センサを特徴とする。
このような本発明によれば、高価で複雑な構造の力伝達部材を不要とし簡素化したので、圧力センサの小型化と低コストを図ることが可能となる。
【００２５】
［適用例３］前記力伝達手段がシャフトである圧力センサを特徴とする。
このような本発明によれば、感圧素子に不要な歪みがかからないようにすることができる。
【００２６】
［適用例４］前記感圧素子は、両端部に設けた基部を有し、当該両端部に設けた基部の間に振動部を有する圧力センサを特徴とする。
このような本発明によれば、感圧素子に生じる伸張・圧縮応力によって共振周波数が変化する双音叉振動子、厚みすべり振動子、または弾性表面波デバイスを用いることにより、容易に圧力センサを実現することができる。特に、双音叉型振動子は、伸張・圧縮応力に対する感度が良好であり、分解能力が優れるために、双音叉振動子を用いると、僅かな圧力差を検出する圧力センサを実現することが可能となる。
【００２７】
［適用例５］ダイアフラムの材質は、金属、セラミック、または圧電結晶体である圧力センサを特徴とする。
このような本発明によれば、ダイアフラムの材質として、ステンレスのような金属やセラミックなどの耐腐食性に優れたものや、水晶のような単結晶体などを、測定対象の材質に合わせて選択して使用することにより、測定精度の高い安定した圧力センサを構成することができる。
【００２８】
［適用例６］前記シャフトの材質は、ステンレス、アルミニウム、またはセラミックである圧力センサを特徴とする。
このような本発明によれば、シャフトの材質として、強度が高く安定した材質であるステンレス、或いはアルミニウム、または、加工のし易いセラミックなどを、圧力センサの用途に応じて選択して使用することにより、精度の高い安定した圧力センサを構成することができる。
【００２９】
［適用例７］前記ハウジングの材質は、ステンレス、アルミニウム、またはセラミックである圧力センサを特徴とする。
このような本発明によれば、熱による感圧素子への歪みの影響を緩和することができる。
【００３０】
［適用例８］圧力入力口を有するハウジングと、当該ハウジングの前記圧力入力口を封止し外面が受圧面であるダイアフラムと、前記ハウジング内部にてこのダイアフラムの内面の中央領域に一端を接続され他端を前記ハウジングに接続するとともに、検出軸を前記ダイアフラムの受圧面と垂直な軸に沿って設定した感圧部とを有してなる圧力センサを特徴とする。
【００３１】
このような本発明によれば、被圧力測定環境の圧力を受ける受圧媒体をダイアフラムとして、圧力センサには受圧媒体としてのオイルを不要とでき、異物の混入を嫌う清浄な液体の圧力測定を行うなどの用途に使用可能となるとともに、熱膨張係数が大きい受圧媒体であるオイルの使用を止めたので、圧力センサの温度特性を大きく向上させることができる。加えて、ハウジングに感圧部を内蔵するため小型化を実現できる。
【００３２】
［適用例９］前記適用例１において、前記感圧部はダイアフラムに垂直に連結された力伝達手段と、当該力伝達手段に一端を連結され他端を前記ハウジング壁面に連結された感圧素子からなることを特徴とする。
このような本発明によれば、ピボット構造の力伝達部材を不要とし簡素化したので、圧力センサの小型化と低コストを図ることが可能となる。
【００３３】
［適用例１０］ハウジングと、当該ハウジングの対向する壁面に同軸上に設けられた圧力入力口と、前記圧力入力口を封止し外面が受圧面であるダイアフラムと、前記ハウジング内部にて前記ダイアフラムの内面の中央領域に接続された力伝達手段と、この力伝達手段に一端を接続され他端を前記ハウジングに接続するとともに、検出軸を前記ダイアフラムの受圧面と垂直な軸に沿って設定した感圧素子と、を有してなる圧力センサを特徴とする。
このような構成により、絶対圧センサとしてオイルレスで小型の圧力センサとすることができる。
【００３４】
［適用例１１］ハウジングと、当該ハウジングの対向する壁面に同軸上に設けられた一対の圧力入力口と、前記圧力入力口を封止し外面が受圧面である第１、第２のダイアフラムと、前記ハウジング内部にて前記第１、第２のダイアフラムの内面の中央領域を接続する力伝達手段と、この力伝達手段の途中に一端を接続され他端を前記ハウジングに接続するとともに、検出軸を前記ダイアフラムの受圧面と垂直な軸と平行に設定した感圧素子と、を有してなる圧力センサを特徴とする。
この構成により、相対圧センサとしてオイルレスで小型の圧力センサとすることができる。
【００３５】
［適用例１２］適用例８〜１１のいずれか１の圧力センサにおいて、ハウジングの内部には前記検出軸と平行にガイドシャフトを設けたことを特徴とする。
この構成により、感圧素子には検出軸方向の力のみを作用させることができるので、検出精度を向上させることができる。
【００３６】
［適用例１３］適用例１０〜１１のいずれかの圧力センサにおいて、前記力伝達手段をシャフトにより形成し、感圧素子を前記シャフトと平行に配置したことを特徴とする。
この構成により、ハウジング高さを小さくでき、小型化を促進させることができる。
【００３７】
［適用例１４］適用例１０〜１１のいずれかの圧力センサにおいて、前記力伝達手段をシャフトにより形成し、感圧素子を前記シャフトと同軸に配置したことを特徴とする。
この構成により、絶対圧測定用の圧力センサとした簡易な構造とすることができコストを低減することができる。
【００３８】
［適用例１５］互いに対向する端板状の第1、第2のケースとこれらの周囲を取り囲んで側面部材を形成する第３のケースとによって形成されたハウジングと、前記ケースの一つに設けられたフランジと、前記第１、第２ケースに開口された圧力入力口を封止する第１、第２のダイアフラムと、前記ハウジング内にて前記第１、第２ダイアフラム同士をその中央領域で連結して一体化され力の伝達を可能としたセンターシャフトと、このセンターシャフトに固定された可動受け台と前記ハウジング内面部に設けた固定受け台とに両端部が取り付けられ検出軸を前記センターシャフトと平行に設定された感圧素子と、前記センターシャフトの周囲に配置され第１、第２のケース同士を連結する複数の支持棒と、を有してなることを特徴とする。
【００３９】
このような適用例１５によれば、オイルを使用しないで圧力の伝達ができる外、特に、複数の支持棒によりハウジングの取付姿勢の如何に関わらず精度の高い圧力測定が可能となり、ハウジングを構成するフランジ付きケースを測定対象液体容器への取り付け座とすることで、取り付けに際してセンターシャフトなどの感圧部への不要なストレスを発生させることがない。
【００４０】
［適用例１６］互いに対向する端板状の第1、第2のケースとこれらの周囲を取り囲んで側面部材を形成する第３のケースとによって形成されたハウジングと、前記第１のケースに開口された圧力入力口を封止する第１ダイアフラムと、前記ハウジング内にて前記第１ダイアフラムの中央領域で連結して一体化され力の伝達を可能としたセンターシャフトと、このセンターシャフトの端部に固定された可動受け台と前記第２ケース内面部に設けた固定受け台とに両端部が取り付けられ検出軸を前記センターシャフトと同軸に設定された感圧素子と、前記センターシャフトの周囲に配置され第１、第２のケース同士を連結する複数の支持棒と、を有してなることを特徴とする。
【００４１】
このように構成することで、オイルを使用しない圧力センサとすることができ、絶対圧測定用の圧力センサとした簡易な構造とすることができコストを低減することができる。
【００４２】
［適用例１７］前記センターシャフトと可動受け台とは一つの部材から切削加工された一体ものであることを特徴とする適用例１６または１７に記載の圧力センサである。
これによりセンターシャフトの固定部で受け台がぶれたり、ずれることが防止される。
【００４３】
［適用例１８］前記センターシャフトとダイアフラムとの連結部は接着剤によって接合一体化されていることを特徴とする適用例１６または１７に記載の圧力センサである。
この構成ではダイアフラムとセンターシャフトの位置ずれが防止され、測定精度を悪化させることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る圧力センサの第１の実施形態の構成を示した模式図である。
【図２】圧力センサ１のハウジング４の構成を示した模式図である。
【図３】本発明に係る圧力センサの組み立て手順を示すフローチャートである。
【図４】位置決め治具を用いた組み立て方法を示す図である。
【図５】本発明に係る圧力センサの第２の実施形態の構成を示した模式図である。
【図６】第３実施形態に係る圧力センサの模式断面図である。
【図７】同圧力センサの主要部品の斜視図である。
【図８】同圧力センサの部分破断斜視図である。
【図９】同圧力センサの組み立て工程図である。
【図１０】第４実施形態に係る圧力センサの模式断面図である。
【図１１】従来の圧力センサの構造例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、図示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、各実施形態は、測定対象物が液体の場合を例に挙げて説明する。
図１は、本発明に係る圧力センサの第１の実施形態の構成を示した模式図である。
【００４６】
この図１に示す圧力センサ１は、内部を真空とするとともに対向して配置された第１の圧力入力口２と第２の圧力入力口３とを有し、後述する各構成要素を収容するハウジング４を備える。第１の圧力入力口２の先端部には、測定対象の液体の圧力に応じて撓む第１のダイアフラム（受圧用ダイアフラム）５が取り付けられ、外部に露出している。第２の圧力入力口３の先端部には、大気圧に応じて撓む第２のダイアフラム（大気圧用ダイアフラム）６が取り付けられる。第１のダイアフラム５と第２のダイアフラム６との間には、力伝達手段としてシャフト７が取り付けられ、外部に露出している。シャフト７の所定の位置には可動部材９が取り付けられている。力の検出軸方向に配置された両端の支持部をそれぞれ可動部材９と第２のケース２１の固定部１０に接続支持することにより感圧素子１１が固定されている。感圧素子１１はその変位方向が、第１のダイアフラム５と第２のダイアフラム６の受圧部を連結するシャフト７の変位方向と同一方向となるよう、即ち力の検出軸方向に平行となるように配置されている。第１のケース２０と第２のケース２１との間には支持棒１２ａ、１２ｂが設けられており、支持棒１２ａ、１２ｂの断面の外形に倣った形状のダボ穴（不図示）が第１のケース２０と第２のケース２１の内部表面に形成され、当該ダボ穴にガイドシャフトとしての支持棒１２ａ、１２ｂを差し込んで接合し、組み立て時、及び製品使用時に感圧素子に不要な歪みがかからないように機能している。なお、図示では２本の支持棒が形成されているが、１本、または３本以上形成しても良い。
【００４７】
より具体的に第１実施形態を、図１、図２を参照して、詳細に説明する。この圧力センサ１は、中空円筒体からなるハウジング４を有している。このハウジング４は端板としての第１のケース（下端板）２０、第２のケース（上端板）２１を円筒側壁である第３のケース２２の３つのブロックによって構成され、内部を中空にしている。第１、第２のケース２０、２１の外端面にはハウジング４の軸芯に沿ってそれぞれ第１、第２の取付部としての口金が突出して設けられ、この口金には外ネジが切られており、測定対象液体や大気導入のための接続部となる取付金具１３を形成している。前記口金部分を含んで、第１、第２のケース２０、２１には内部空間と連通する第１圧力入力口２、第２圧力入力口３がハウジング軸芯と同芯に貫通されて、口金部分の先端面に開口されている。そして、各口金の外端面には、これら圧力入力口２，３のそれぞれを封止して内外を遮蔽するダイアフラムが取り付けられている。この実施形態では、第１ケース２０側に受圧用の第１ダイアフラム５を取り付け、第２ケース２１側に大気圧設定用の第２ダイアフラム６が取り付けられている。これらのダイアフラム５，６は同一のものを用いており、両者が同じ圧力を受けたときの撓み量が同じになるように設定している。もちろん、これにより、ハウジング４は内外が遮断された状態となっているとともに、図示しない空気抜き手段により内部を真空状態に保持できるようにしている。
【００４８】
このようなハウジング構造において、前記ハウジング１の内部には、力の検出方向を検出軸とする感圧部を有し、当該感圧部の一端が前記ダイアフラムの他面の中央領域に接続し、前記感圧部の他端が前記ハウジングに接続し、前記検出軸は前記受圧面に対してほぼ垂直となるように取り付けている。すなわち、ハウジング１の軸芯に沿って感圧部の一部を構成するセンターシャフト７が配置され、前記第１，第２圧力入力口２，３を貫通して、その先端部を上述したダイアフラム５，６の中央領域に接着剤により固定的に接続している。これにより、ダイアフラム５，６の一方の撓み変形を他方に伝達できるようにしている。すなわち、センターシャフト７は力伝達部材として構成されている。センターシャフト７は、ステンレス、アルミニウムなどの金属、またはセラミックから構成され、座屈などの変形を生じない剛性材料により形成されている。このセンターシャフト７の軽量化を図る場合にはパイプにより形成することができる。センターシャフト７の途中には後述する感圧素子の取り付け台座となる小ブロックが一体成形あるいは後付けにより設けられており、これはセンターシャフト７の軸方向移動に追随する可動部９とされている。センターシャフト７と可動部９は一つの部材から切削加工された一体のものであっても良い。そうすることにより可動部９がセンターシャフト７の固定部でぶれたり、ずれることがなくなるので検出精度が向上する。
【００４９】
また、前記センターシャフト７には感圧部の主体を構成する感圧素子１１が連携されている。感圧素子１１は実施形態の場合、双音叉振動子が用いられ、その一端側の取付支持部を上記可動部９に固定し、他端側の取付支持部を上述した第２のケース２１の固定部１０に固定するようにしている。この際、当該感圧素子１１は、検出軸が前記センターシャフト７と平行となるように設定され、受圧用第１ダイアフラム５の受圧面に垂直なセンターシャフトによる軸方向変化を、前記可動部９を介して、感圧素子１１に対してその検出軸に沿った変化として力を伝達するように配置構成されている。なお、第２のケース２１には前記可動部９の側面と同列の側面を形成するように凹陥部を形成し、感圧素子１１がセンターシャフト７と平行に取り付けられるようにしつつ、ハウジング高さの低背化を図るようにしている。
【００５０】
上記ハウジング４の内部には、前記センターシャフト７と平行であって、その周囲に複数のガイドシャフトである支持棒１２ａ、１２ｂが配置されている。これらは第１のケース２０と第２のケース２１との間隔を一定に保持し、外力によるハウジング４の変形や任意の姿勢によって検出精度が低下しないようにしている。このため、支持棒１２の端部は第１、第２のケース２０、２１にダボ穴を形成し、ここに圧入して堅固に固定するものとしている。
【００５１】
このように構成した圧力センサ１は、図１に示したように、例えば、周囲に螺旋状の溝が切られネジとして機能する取付金具１３、１３などを用いて測定対象となる液体の収容容器に取り付け、第１のダイアフラム５を直接、測定対象となる液体に接触させる。取付金具１３、１３は、測定対象となる液体の圧力の強さや、液体の収容容器の構造により、所定の形状や肉厚のものが必要である。
【００５２】
第１のダイアフラム５は、弾性のある受圧素子であり、接触している液体側より圧力が加えられるとセンターシャフト７側に撓み、センターシャフト７を介して可動部材９に図１における紙面の上下方向に力Ｆ１が加わる。一方、第２のダイアフラム６は、大気圧が加わっており、大気圧を受圧した第２のダイアフラム６からセンターシャフト７を介して可動部材９に力Ｆ２が加わっている。
【００５３】
この場合、可動部材９の一方の面（ダイアフラムの受圧面に平行な面）には、第１のダイアフラム５に加わった液体による力Ｆ１と第２のダイアフラム６に加わった大気圧による力Ｆ２の差圧に相当する力（Ｆ１−Ｆ２）が加わるので、可動部材９の他方の面（ダイアフラムの受圧面に垂直な(交差する)面）と第２ケース２１の固定部１０との間に配置された感圧素子１１には、圧縮力、あるいは引張り力が加わることになる。感圧素子１１に圧縮力、あるいは引張り力が加わった場合、感圧素子１１には伸長（引張り）応力または圧縮応力が生じるので当該応力の大きさに応じて共振周波数が変化することとなり、その共振周波数を測定することにより、大気の圧力を零基準とした相対圧力値を、マイクロコンピュータなどを用いて、求めることができる。
【００５４】
ところで、圧力センサ１を組み立てる際には、感圧素子１１に不要な応力によるひずみが加わらないようにすることが必要になる。そこで、本実施形態においては、２本の支持棒１２ａ、１２ｂを用いて精度よくダイアフラム、シャフト、或いは可動部材などが組み立てられるようにした。
【００５５】
次に圧力センサ１の組み立て方法について説明する。
図２は、圧力センサ１のハウジング４の構成を示した模式図である。
ハウジング４は、三つのブロックにより構成されており、測定対象の液体に対する受圧媒体となる第１のダイアフラム５を備えた第１のケース２０と、大気圧に対する受圧媒体となる第２のダイアフラム６を備えた第２のケース２１と、圧力センサ１を気密封止するための第３のケース２２と、からなる。そして、第１のケース２０と第２のケース２１と支持棒１２ａ、１２ｂとを組み合わせて組み立てることにより組み立て精度を高めた。
【００５６】
次に、圧力センサ１の組み立て手順について説明する。
図３は、本発明に係る圧力センサの組み立て手順を示す工程図である。
この場合、先ず、第１のダイアフラム５を第１のケース２０に設けた第１の圧力入力口２の先端部に接続する（ＳＴ１）。次に、第２のダイアフラム６を第２のケース２１に設けた第２の圧力入力口３の先端部に接続する（ＳＴ２）。そして、第１のダイアフラム５に垂直方向にシャフト７の一端を、後述する組み立て治具を用いて精度よく接続する（ＳＴ３）。更に、第２のダイアフラム６に垂直方向にシャフト７の他端を、後述する組み立て治具を用いて精度よく接続する（ＳＴ４）。次に、第１のダイアフラム５とシャフト７の一端が接続されている第１のケース２０のダボ穴に支持棒１２ａ、１２ｂの一端を差し込むことにより接続し（ＳＴ５）、更に、第２のダイアフラム６とシャフト７の他端が接続されている第２のケース２１のダボ穴に、支持棒１２ａ、１２ｂの他端を差し込むことにより接続する（ＳＴ６）。そして、シャフト７の所定の位置に可動部材９を接続し（ＳＴ７）、可動部材９と固定部材１０との間に変位方向が第１のダイアフラム５と第２のダイアフラム６の変位方向と同一方向となるように応力感応素子１１を接続する（ＳＴ８）。最後に、各構成要素が取り付けられた第１のケース２０と第２のケース２１にケース内を密封するための第３のケース２２を接合し（ＳＴ９）、ケース内を真空封止すると圧力センサ１は完成する（ＳＴ１０）。
【００５７】
ところで、第１のダイアフラム５と第２のダイアフラム６のそれぞれに垂直方向に接続するシャフト７は、圧力センサの測定精度を高めるために、接続する際に高精度で垂直度を保つことが要求される。そこで、本実施形態では、図４に示した位置決め組み立て方法によりによりシャフトを組み立てるようにした。
【００５８】
図４は、位置決め治具を用いた組み立て方法を示す図である。
位置決め治具２５は、円筒状のスリ割型の形状をなしており、半円形の２つのブロックに分離できるようになっている。そして、位置決め治具２５は、ハウジング４に設けられた第１の圧力入力口２に連通した穴口２６に密着して挿入可能となっており、位置決め治具２５を穴口２６に配置した後、位置決め治具２５の中心部にシャフト７を挿入する。次に、挿入したシャフト７と第１のダイアフラム５（図示せず）とを接続した後、位置決め治具２５の第１のブロック２７と第２のブロック２８を分離して取り外すと、シャフト７は、第１のダイアフラム５に垂直方向に精度よく接続されるので、圧力センサの測定精度を向上させることができる。また、第２のダイアフラム６とシャフト７との接続も同様に位置決め治具２５を用いて行うことが必要である。
【００５９】
本実施形態の圧力センサにおいて使用する感圧素子１１は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料を用い、双音叉型圧電振動子、ＳＡＷ共振子、厚みすべり振動子等として形成されたものである。感圧素子１１は、可動部材９と、固定部材１０の固定部のそれぞれに感圧素子１１の両端部を接続して支持されている。このとき、感圧素子１１は力の検出方向を検出軸として設定しており、感圧素子１１の前記両端部を結ぶ方向は前記検出軸と平行関係にある。また感圧素子１１はハウジング４に取り付けられた発振回路（不図示）と電気的に接続され、発振回路（不図示）からの交流電圧により固有の共振周波数により振動する。そして、感圧素子１１は可動部材９からの伸長（引張り）力または圧縮力を受けると、内部に伸長（引張り）応力または圧縮応力が生じるため共振周波数が変動する。特に双音叉型圧電振動片は、厚みすべり振動子などに比べて、伸長・圧縮応力に対する共振周波数の変化が極めて大きく共振周波数の可変幅が大きいので、わずかな圧力差を検出するような分解能力に優れる高精度な圧力センサにおいては好適である。双音叉型圧電振動子は、伸長応力を受けると振幅腕（振動部）の振幅幅が小さくなるので共振周波数は高くなり、圧縮応力を受けると振幅腕（振動部）の振幅幅が大きくなるので共振周波数は低くなる。なお、双音叉型圧電振動子の圧電基板としては温度特性に優れた水晶が望ましい。
【００６０】
また、第１のダイアフラム５と第２のダイアフラム６の材質は、例えば、ステンレスのような金属やセラミックなどの耐腐食性に優れたものがよく、また、水晶のような単結晶体や、その他の非結晶体でも良い。そして、測定対象となる液体に接触する第１のダイアフラム５は、液体と接触した際に腐食や劣化などの影響を受けない材質を選択することが望ましい。また、シャフト７と、第１のダイアフラム５、および第２のダイアフラム６、ハウジング４の材質は、ステンレス、アルミニウムやセラミックなどにより同一の材質を使用することが望ましいが、異種材料でも良い。
【００６１】
また、圧力センサは、ハウジング内部が真空室となっており、感圧素子のＱ値を高め安定した共振周波数を確保することができるので、圧力センサの長期安定性を確保することができる。
【００６２】
また、測定対象となる液体に対する受圧媒体と、大気圧に対する受圧媒体とを、ともに同一なダイアフラム方式とすることにより、変化の無い定圧力である静圧特性を改善することができる。
【００６３】
また、ハウジング４やシャフト７の材質を、温度膨張係数の小さいものを選定して使用することで、圧力センサの温度特性を改善することができる。特に、シャフト７をセラミックとすると、温度熱膨張係数が小さいため、圧力センサの温度特性は、ほとんど感圧素子の温度特性に依存することとなる。
【００６４】
以上説明したように、第１の実施形態に係る圧力センサは、測定対象の液体に接触する媒体をダイアフラムとすることによりオイルを不要としたので、液体側にオイルが流出することはなく、異物の混入を嫌う清浄な液体の圧力測定を行うなどの用途に使用可能となる。また、第１の実施形態に係る圧力センサは、受圧する圧力をダイアフラムにより力に変換してシャフトを介して感圧素子に伝達しているので、カンチレバーのような高価で複雑な構造を有する力伝達手段を用いていないため、圧力センサを小型化することが可能となるとともに、低コスト化も実現することが出来る。
【００６５】
次に、本発明に係る圧力センサの第２の実施形態について説明する。
図５は、本発明に係る圧力センサの第２の実施形態の構成を示した模式図である。なお、図１と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
【００６６】
第１の実施形態の圧力センサは、大気の圧力を零基準として表した相対圧を測定するよう機能するため、可動部材９に大気圧に対する受圧媒体を接続していたが、第２の実施形態の圧力センサは、真空状態を零基準とした絶対圧力を測定するよう機能させるため、大気圧に対する受圧媒体を削除し、可動部材９には、測定対象の液体に対する受圧媒体のみを接続するようにしたことが特徴である。
【００６７】
図５に示した圧力センサ３０では、可動部材９に測定対象となる液体に対する受圧媒体のみが接続されるため、液体の圧力Ｆに係る力が可動部材９に加わっている。従って、可動部材９は、第１のダイアフラム５に加わった圧力に相当する力が、感圧素子１１に圧縮力、あるいは引張り力として加わることになる。感圧素子１１は、加えられる圧縮力、あるいは引張り力に応じて内部に伸長（引張り）応力または圧縮応力が生じることにより共振周波数が変化するので、この共振周波数を測定することにより、真空状態を零基準とした絶対圧力値をマイクロコンピュータなどの計算機器を用いて求めることができる。従って、第２の実施形態においては、圧力センサは、絶対圧力センサとして機能する。
【００６８】
なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態において説明した組み立て手順に準じて組み立てを行う。具体的には、第１のダイアフラム５と第１のケース３１とを接続する工程と、第１のダイアフラム５とシャフト３２とを接続する工程と、第１のケース３１と支持棒１２ａ、１２ｂとを接続する工程と、シャフト３２と可動部材９とを接続する工程と、力の検出軸方向に配置された両端の支持部をそれぞれ可動部材９と第２のケース３３の固定部３５に接続支持することにより感圧素子１１を接続支持する工程と、第１のケース３１と第２のケース３３に第３のケース３４を接合する工程と、ケース内を真空封止する工程を経て製品が完成する。以上、圧力センサの実施形態について説明したが、感圧素子としては、双音叉型振動子に限らず、伸張・圧縮応力によって共振周波数が変化する圧電振動子であればどのようなものを用いても良く、例えば、ＳＡＷ共振子、厚みすべり振動子などが使用可能である。
【００６９】
また、測定対象の液体の圧力を検出するダイアフラムは、液体などによりダイアフラムが腐食しないように、表面上をコーティングしてもよい。例えば、金属製のダイアフラムであればニッケルの化合物をコーティングしてもよいし、ダイアフラムが水晶のような圧電結晶体であればケイ素をコーティングすればよい。
【００７０】
また、前記第１、第２のケースはステンレス、アルミニウム等の金属で形成すれば加工がし易くて良い。また、前記第３のケースをセラミックとすれば、熱による感圧素子への歪みの影響を緩和することができる。
【００７１】
このように本願発明に係る圧力センサは、構成要素としてダイアフラムと感圧部とハウジングとからなる構造を基本構成とし、図１や図５に示す如き感圧部が力伝達手段と可動手段と感圧素子から構成される。
【００７２】
また、本発明に係る圧力センサの実施形態は、圧力の測定対象として液体の場合について説明したが、本発明はこれに限られたものではなく、気体などの圧力を測定する場合にも適応可能である。
【００７３】
図６に第３実施形態に係る圧力センサ４０を示し、図７、図8に同圧力センサの主要部品斜視図、部分破断斜視図を示している。図示の例は、第１実施形態に示した相対圧検出のための圧力センサの変形例である。
【００７４】
この圧力センサ４０は、中空円筒体からなるハウジング４２を有している。このハウジング４２は第１のケース（下端板）を構成する端板をフランジ端板４４とするとともに、第２のケース（上端板）をハーメ端子台４６とし、第３のケースである円筒側壁４８によって離隔配置した端板の周囲を取り囲んで中空密閉容器として構成したものである。フランジ端板４４とハーメ端子台４６には、内部空間と連通する第１圧力入力口４７、第２圧力入力口４９がハウジング４２の軸芯と同芯に貫通されて、外部に開口されている。この開口部はそれぞれ第１ダイアフラム５０、第２ダイアフラム５２によって内外を遮蔽するようにされ、かつこれらをフランジ端板４４とハーメ端子台４６に一体的に結合している。フランジ端板４４側の第１ダイアフラム５０は受圧用であり、ハーメ端子台４６側の第２ダイアフラム５２は大気圧設定用としている。このようなハウジング４２も、内外が遮断された状態となっているとともに、図示しない空気抜き手段により内部を真空状態に保持できるようにしているのは第１実施形態と同様である。
【００７５】
前記ハウジング４２の内部には、前記第1、第２のダイアフラム５０，５２の内面の中央領域を相互に接続するセンターシャフト（力伝達手段）５４がハウジング４２の軸芯に沿って配置され、両者を接着連結している。そして、このセンターシャフト５４の途中には感圧素子受け台としての可動部５６が一体的に設けられており、この可動部５６に検出軸を前記ダイアフラム５０，５２の受圧面と垂直な軸と平行に設定した双音叉振動子からなる感圧素子５８の一端部を取り付けるようにしている。感圧素子５８の他端部は前記ハウジング４２のハーメ端子台４６に設けられている内側に突出した感圧素子受け台としてのボス部６０に接続するようにしている。これにより、受圧用第１ダイアフラム５０と大気圧用第２ダイアフラム５２の差圧によりセンターシャフト５４が軸方向移動すると、これに追随して可動部５６が位置を変動し、この力が感圧素子５８の検出軸方向への作用力を発生させるようにしている。
【００７６】
上記ハウジング４２の内部には、前記センターシャフト５４と平行であって、その周囲に複数のガイドシャフトである支持棒６２ａ、６２ｂが配置されている。これらは第１ケースであるフランジ端板４４と第２ケースであるハーメ端子台４６との間隔を一定に保持し、外力によるハウジング４２の変形や任意の姿勢によって検出精度が低下しないようにしているのは第１実施形態と同様である。
【００７７】
この第３実施形態では、特に、上部端板をハーメ端子台４６とし、これにはハーメ端子６４を端子台４６に貫通させ、感圧素子５８の信号を外部に取り出すようにしている。
【００７８】
このような第３実施形態によれば、一対のダイアフラム５０，５２同士はセンターシャフト５４に連結され、センターシャフト５４の途中に設けた可動部５６がダイアフラム５０，５２の挙動に応じて一体的にシャフト軸方向に移動し（これが一対のダイアフラム５０，５２が受ける圧力差に起因する動きとなる。）、双音叉振動子である感圧素子５８の検出軸方向に作用する力に応じた動きとなる。したがって、オイルを用いることなく、検出精度の高い圧力センサを構成でき、かつ小型で組み立てが容易な構造となる。また、フランジ端板４４、ハーメ端子台４６、並びに円筒側壁４８が真空容器としてのハウジング４２を形成し、フランジ端板４４と第１ダイアフラム５０とが一体とされ、かつハーメ端子台４６と第２ダイアフラム５２が一体とされ、組み立てが簡便に行えるようにしている。この圧力センサ４０を測定対象液体へ沈める(浸す)容器に取り付けるには、フランジ端板４４を測定対象液体容器に第１ダイアフラム５０の周囲を囲むように配置されたＯリングを介して接合してボルト締めにより取り付ける。この取付作業に際して、第1実施形態のようにセンターシャフトを連結したダイアフラムを備えた口金部分で捩じ込みする構成とならないので、センターシャフトの伸びに起因して感圧素子へ引っ張り力を与えるような不具合を防止できる。
【００７９】
なお、この第３実施形態でも、センターシャフト５４と感圧素子固定用受け台としての可動部５６は、一つの部材から切削加工された一体のものであっても良い。そうすることにより可動部５６がシャフトの固定部でブレたり、ずれることがなくなる。
【００８０】
次に、図９に上述した第３実施形態に係る製造のプロセスを示す。図示のように、まず、治具Ａを用いてハーメ端子台４６を保持し、その圧力入力口４９に第２ダイアフラム５２を溶接により接合する（図９（１））。一方、フランジ端子板７４も治具Ｂを用いて保持し、その圧力入力口４７に第１ダイアフラム５０を溶接する（図９（２））。次いで、ハーメ端子台４６側に取り付けた第２ダイアフラム５２の内側中央部にセンターシャフト５４を垂直に接合するが、これは図４に示した位置決め治具２５を用いるようにすればよい。ハーメ端子台４６のボス部６０に位置決め治具２５を装着し、先端に接着剤を付けたセンターシャフト５４を差し込んで位置決めし、ダイアフラム５２の中央部に垂直に建て付けるのである（図９（３））。また、フランジ端子板４４に対しては、当該フランジ端子板４４を治具Ｂとともにガイドシャフトである支持棒６２（６２ａ、６２ｂ）の挿入貫通孔を有する治具Ｃとにより挟んで保持する。この状態で、支持棒６２を差し込み、フランジ端子板４４に先端を埋設した状態で取り付ける（図９（４））。
【００８１】
次に、フランジ端子板４４とハーメ端子台４６とを向き合わせ、ガイドシャフト(支持棒)６２の先端をハーメ端子台４６に埋め込み接着するとともに、センターシャフト５４の他端部をフランジ端子板４４の第１ダイアフラム５０の中央部に接着する。このとき、治具Ａ、Ｂ、Ｃを利用して両者の位置決めを図りつつ取り付け、その後は治具を分割して取り外せばよい。一体化したフランジ端子台４４とハーメ端子台４６に対し、センターシャフト５４部分に可動部５６を取り付ける。これはフランジ端子板４４からの高さを所定の高さに保持する必要があるため、高さ調整治具Ｄを用いる。この治具Ｄは全体をＬ字形態とされ、フランジ端子板４４の上端面と可動部５６の下面との間の隙間に入る高さ調整台座部分と、この台座部分をハーメ端子台４６に位置決め保持する位置保持背板部分とからなっている。台座の厚みで高さを調整し、背板によりフランジ端子板４４とハーメ端子台４６との間隔を一定に保持することができる（図９（５））。
【００８２】
その後、感圧素子５８をハーメ端子台４６のボス部６０と、センターシャフト５４の可動部５６との間に、検出軸がセンターシャフト５４の軸芯と平行になるように取り付け、配線処理を行って後、円筒側壁４８を取り付けて内部を密閉し、真空引きして遮断する（図９（６））。最後に、ハーメ端子台４６の外端面部分にＩＣを実装し、リッドを取り付けて完成する（図９（７））。
このようにしてオイルを用いずに、検出精度の高い簡易構造の圧力センサを製造することができる。
【００８３】
次に、図１０には、第４実施形態に係る圧力センサ７０の断面図を示している。図示の例は、第２実施形態に示した絶対圧検出のための圧力センサの変形例であり、特にセンターシャフトと感圧素子を同芯配置し、これらを受圧用ダイアフラムの中央領域を通る軸線上に配置した点が先の実施形態と異なる。
【００８４】
この圧力センサ７０は、中空円筒体からなるハウジング７２を有している。このハウジング７２は第１のケース（下端板）を構成する端板をフランジ端板７４とするとともに、第２のケース（上端板）をハーメ端子台７６とし、第３のケースである円筒側壁７８によって離隔配置した端板の周囲を取り囲んで中空密閉容器として構成したものである。フランジ端板７４には、内部空間と連通する圧力入力口７７がハウジング７２の軸芯と同芯に貫通されて、外部に開口されている。この開口部は第１ダイアフラム８０によって内外を遮蔽するようにされ、フランジ端板７４と一体的に結合している。ダイアフラム８０は測定対象液体の受圧用である。ハーメ端子台７６には圧力流入口もダイアフラムも省略された端板として構成されている。このようなハウジング７２も、内外が遮断された状態となっているとともに、図示しない空気抜き手段により内部を真空状態に保持できるようにしているのは他の実施形態と同様である。
【００８５】
前記ハウジング７２の内部には、前記ダイアフラム８０の内面の中央領域にセンターシャフト（力伝達手段）８４が垂直に立設されており、これはハウジング４２の軸芯に沿って配置されている。そして、このセンターシャフト８４の先端部には感圧素子受け台としての可動部８６が一体的に設けられており、この可動部８６に検出軸をセンターシャフト８４と同軸となるように設定した双音叉振動子からなる感圧素子８８の一端部を取り付けるようにしている。感圧素子８８の他端部は前記ハウジング７２のハーメ端子台７６の中央領域に設けられている内側に突出した台座９０に接続するようにしている。これにより、受圧用ダイアフラム８０が測定対象液体の圧力を受けることにより撓むと、センターシャフト８４が軸方向に移動し、これに追随して可動部５６に連結された感圧素子５８の検出軸方向への作用力を発生させるようにしている。
【００８６】
また、上記ハウジング７２の内部には、前記センターシャフト８４と平行であって、その周囲に複数のガイドシャフトである支持棒９２ａ、９２ｂが配置されている。これらは第１のケースであるフランジ端板７４と第２のケースであるハーメ端子台７６との間隔を一定に保持し、外力によるハウジング４２の変形や任意の姿勢によって検出精度が低下しないようにしているのは他の実施形態と同様である。
【００８７】
この第４実施形態も第３実施形態と同様に、上部端板をハーメ端子台７６とし、これには図示しないハーメ端子を端子台７６に貫通させ、感圧素子８８の信号を外部に取り出すようにしている。
【００８８】
このような第４実施形態によれば、フランジ端板７４、ハーメ端子台７６、並びに円筒側壁７８が真空容器としてのハウジング７２を形成し、フランジ端板７４とダイアフラム８０とが一体とされ、組み立てが簡便に行えるようにしている。受圧用のダイアフラム８０とセンターシャフト８４とは同心的に一直線上に連結され、センターシャフト８４の先端に設けた可動部８６がダイアフラム８０の挙動に応じてシャフト軸方向に移動し、双音叉振動子である感圧素子８８の検出軸方向に作用する力を生じさせる。したがって、オイルを用いることなく、検出精度の高い圧力センサを構成でき、かつ小型で組み立てが容易な構造となる。
【００８９】
なお、この第４実施形態でも、センターシャフト８４と感圧素子固定用受け台としての可動部８６は、一つの部材から切削加工された一体のものであっても良い。そうすることにより可動部８６がシャフトの固定部でぶれたり、ずれることがなくなる。
【符号の説明】
【００９０】
１、３０…圧力センサ、２…第１の圧力入力口、３…第２の圧力入力口、４、３６…ハウジング、５…第１のダイアフラム、６…第２のダイアフラム、７、３２…シャフト、９…可動部材、１０、３５…固定部、１１…感圧素子、１２ａ、１２ｂ…支持棒、２０、３１…第１のケース、２１、３３…第２のケース、２２…第３のケース、２５…位置決め治具、２６…穴口、２７…第１のブロック、２８…第２のブロック、４０………圧力センサ、４２………ハウジング、４４………フランジ端板（第1ケース）、４６………ハーメ端子台、４７………第１圧力入力口、４８………円筒側壁、４９………第２圧力入力口４９、５０………第１ダイアフラム、５２………第２ダイアフラム、５４………センターシャフト、５６………可動部、５８………感圧素子、６０………ボス部、６２ａ、６２ｂ………支持棒（ガイドシャフト）、６４………ハーメ端子、７０………圧力センサ、７２………ハウジング、７４………フランジ端板（第1ケース）、７６………ハーメ端子台、７７………圧力入力口、７８………円筒側壁、８０………受圧用ダイアフラム、８４………センターシャフト、８６………可動部、８８………感圧素子、９０………台座、９２ａ、９２ｂ………支持棒（ガイドシャフト）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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