(57)【要約】【課題】小型化が可能で感度の良い圧力センサーを提供する。【解決手段】ハウジング１２と、前記ハウジング１２の口金２２を封止し、一面が受圧面であるダイアフラム３２と、前記ハウジング１２の内部から前記ダイアフラム３２の他面の中央部に接続した力伝達手段３４と、力の検出方向を検出軸とする感圧素子３８とを有し、前記力伝達手段３４の変位方向及び前記検出軸の方向は前記受圧面に対してほぼ垂直であり、前記感圧素子３８の一端は前記ハウジング１２に、他端は前記力伝達手段３４に、接着手段を介して支持固定され、前記接着手段が無機系接着剤４０である。【選択図】    図１
2010019829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに形成した口金部に開口させた圧力入力口と、
前記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、
前記ハウジングの内部から前記ダイアフラムの他面の中央部に接続した力伝達手段と、
力の検出方向を検出軸とする感圧素子とを有し、
前記力伝達手段の変位方向及び前記検出軸の方向は前記受圧面に対してほぼ垂直であり、
前記感圧素子の一端は前記ハウジングに、他端は前記力伝達手段に、接着手段を介して支持固定され、
前記接着手段が無機系接着剤であることを特徴とする圧力センサー。
【請求項２】
前記無機系接着剤は、酸化アルミニウムとＳｉ化合物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ー。
【請求項３】
前記感圧素子は、
両端部に設けた基部を有し、
前記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または２に記載の圧力センサー。
【請求項４】
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前記ダイアフラムの中央領域に接続され当該ダイアフラムに連動してその受圧面と垂直方向に動く力伝達手段と、
この力伝達手段と前記ハウジングに接続されて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り、
前記感圧素子は、その基部が無機系接着剤により前記力伝達手段と前記ハウジングダイアフラムに接着されていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項５】
ハウジングと、
当該ハウジングの対向する端面板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ダイアフラムの内面の中央領域同士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配列された感圧素子とを有してなり、
前記感圧素子は、その基部が無機系接着剤により前記力伝達手段と前記ハウジングダイアフラムに接着されていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項６】
ハウジングと、
当該ハウジングの端面板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当該ダイアフラムの受圧面と垂直な軸線上に配置され対向するハウジング端面板と接続される力伝達手段と、
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同軸に設定した感圧素子とを有してなり、
前記感圧素子は、その基部が無機系接着剤により前記力伝達手段と前記ハウジングダイアフラムに接着されていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項７】
前記ハウジングの内部には前記検出軸と平行に支柱を設けたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の圧力センサー。
【請求項８】
前記力伝達手段をセンターシャフトにより形成し、
感圧素子を前記センターシャフトと平行に配置したことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の圧力センサー。
【請求項９】
前記ダイアフラムは前記ハウジングの端面板の外面に形成された凹陥部に嵌着されて前記端面板と同一平面上に配列してなることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の圧力センサー。
【請求項１０】
互いに対向する端面板を形成する第１、第２の部材とこれらの周囲を取り囲んで側面部材を形成する第３の部材とによって形成されたハウジングと、
前記第１、第２部材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台と前記ハウジング内面部に設けた固定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の部材同士を連結する複数のガイドセンターシャフトを有してなり、
前記感圧素子は、その基部が無機系接着剤により前記力伝達手段と前記ハウジングダイアフラムに接着されていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項１１】
互いに対向する端面板を形成する第１、第２の部材とこれらの周囲を取り囲んで側面部材を形成する第３の部材とによって形成されたハウジングと、
前記第１の部材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部材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の部材同士を連結する複数のガイドシャフトを有してなり、
前記感圧素子は、その基部が無機系接着剤により前記力伝達手段と前記ハウジングダイアフラムに接着されていることを特徴とする圧力センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサーに関し、特に受圧媒体としてのオイルを使用しない圧力センサーであって、感圧素子の支持部に起因した圧力検出の誤差を減少させる技術に関する。
【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ーが知られている。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、力の検出方向に検出軸を設定しており、前記検出軸の方向に圧力が加わると、前記圧電振動子の共振周波数が変化し、前記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ーが開示されている。圧力導入口によりベローズに圧力が加わると前記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或いは引張力として力Ｆが加わる。前記圧電振動子には、前記力Ｆに応じた応力が生じることになり、前記応力により共振周波数が変化する。前記圧力センサーは、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】
以下に、従来の圧力センサーを、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８は従来の圧力センサーの構造を示した模式図である。
図８（ａ）に示す従来の圧力センサー５０１は、対向して配置された第１及び第２の圧力入力口５０２、５０３を有する筐体５０４と、筐体５０４の内部に力伝達部材５０５とを備え、力伝達部材５０５の一端を挟むように第１のベローズ５０６、および第２のベローズ５０７を接続している。そして、第１のベローズ５０６の他端を第１の圧力入力口５０２に接続して測定対象圧力を導入するようにし、第２のベローズ５０７の他端を第２の圧力入力口５０３に接続して大気圧を導入するようにしている。さらに、力伝達部材５０５の他端と基板５０８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５０９を配置している。
【０００４】
ここで、圧力センサーにおいて、高精度に圧力を検出する場合、検出対象側のベローズの内部には、液体が充填されている。前記液体としては、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、溜まらないようにするため、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５０６の内部には、粘性のあるオイル５１０が充填されており、圧力測定の対象が液体の場合には、第１の圧力入力口５０２に開けられた開口部５１１により液体とオイル５１０とが接触して相対する構造となっている。なお、開口部５１１はオイル５１０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ー５０１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５０６の内部に充填されているオイル５１０に加わると、第１のベローズ５０６を経て圧力Ｆが、力伝達部材５０５の一端に加わる。一方、第２のベローズ５０７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５０５の一端に加わっている。
【０００７】
この結果、力伝達部材５０５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５０８のピボットを支点にして、双音叉型振動子５０９に圧縮力、或いは引張力として加わる。双音叉型振動子５０９に圧縮力、或いは引張力が加わると、双音叉型振動子５０９には応力が生じ、前記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、前述の圧力センサー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ーに関し、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ーが提案されている。
【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ーが開示されている。この圧力センサー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６４−００９３３１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８に示す如き圧力センサー５０１のように、第１のベローズ５０６に充填されているオイル５１０は圧力センサー５０１を構成する要素、例えば、力伝達部材５０５や双音叉型振動子５０９などに比べて熱膨張係数が大きいので、圧力センサー５０１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５０９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ー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５０６に充填されているオイル５１０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、圧力センサーの設置方法によりオイル５１０が圧力測定に対象となる液体側に流出したり、液体が第１のベローズ５０６側に流入することもあるので、第１のベローズ５０６に充填されているオイル５１０内に気泡が発生する場合がある。オイル５１０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５１０は、力伝達部材５０５を経由して双音叉型振動子に安定して力を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５１０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、圧力センサーの設置方法によりオイル５１０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５１０を使用した従来の如き圧力センサー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ー５０１は、力伝達部材５０５が、複雑な構造をしており、圧力センサーを小型化する際に、障害となっている。また、力伝達部材５０５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ーの製造コストを上昇させるという問題があった。
【００１６】
さらにまた、従来の如き圧力センサー５０１は、カンチレバー型の力伝達部材５０５が、複雑な構造をしており、圧力センサーを小型化する際に、障害となっている。また、力伝達部材５０５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ーの製造コストを上昇させるという問題があった。
【００１７】
特許文献４や５が提案している圧力センサーは、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。
【００１８】
更に、圧力センサー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、圧力センサー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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、圧力センサー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ーは圧力センサーが高温高圧化で使用されるので、受圧部とセンシング部との間に距離をおいてセンシング部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。
【００２２】
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、歩留まりが良く、小型化が可能で、感度の良い高精度な圧力センサーを提供することを目的とする。特に、受圧媒体としてのオイルを使用しない圧力センサーであって、感圧素子の取付部が剛結合となるようにして結合部の弾性作用が感圧素子の感度を低下させないようにした圧力センサー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】
【００２３】
本発明は、上述の課題を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、前記ハウジングに形成した口金部に開口させた圧力入力口と、前記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、前記ハウジングの内部から前記ダイアフラムの他面の中央部に接続した力伝達手段と、力の検出方向を検出軸とする感圧素子とを有し、前記力伝達手段の変位方向及び前記検出軸の方向は前記受圧面に対してほぼ垂直であり、前記感圧素子の一端は前記ハウジングに、他端は前記力伝達手段に、接着手段を介して支持固定され、前記接着手段が無機系接着剤であることを特徴とする圧力センサー。
【００２４】
上記構成により、感圧素子と、ハウジング及び力伝達素子との間に無機系接着剤による接着層が形成される。そしてダイアフラムが受圧した圧力は力伝達手段を介して圧縮力或いは引張力として感圧素子に加わり、そのときに接着層には接着層の接着面と平行な方向にせん断応力が掛かることになる。しかし、接着層は無機系接着剤によりリジッドに形成されるため、上述のせん断応力は接着層で吸収・緩和されずに、確実に感圧素子に伝達されるため、圧力検出の誤差が改善された高精度な圧力センサーを構築できる。
【００２５】
［適用例２］前記無機系接着剤は、酸化アルミニウムとＳｉ化合物とを含むことを特徴とする適用例１に記載の圧力センサー。
これらの無機系接着剤の有する熱膨張係数は、水晶等の圧電素子の熱膨張係数に近い値を有するので、これらを用いることにより温度特性に優れた圧力センサーを構築できる。
【００２６】
［適用例３］前記感圧素子は、両端部に設けた基部を有し、前記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適用例１または２に記載の圧力センサー。
【００２７】
このように構成される感圧素子は、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圧力センサーを構築できる。
【００２８】
［適用例４］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前記ダイアフラムの中央領域に接続され当該ダイアフラムに連動してその受圧面と垂直方向に動く力伝達手段と、この力伝達手段と前記ハウジングに接続されて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り、前記感圧素子は、その基部が無機系接着剤により前記力伝達手段と前記ハウジングダイアフラムに接着されていることを特徴とする圧力センサー。
【００２９】
上記構成により、感圧素子と、ハウジング及び力伝達素子との間に無機系接着剤による接着層が形成される。そしてダイアフラムが受圧した圧力は力伝達手段を介して圧縮力或いは引張力として感圧素子に加わり、そのときに接着層には接着層の接着面と平行な方向にせん断応力または接着層の厚み方向に圧縮または引張力が掛かることになる。しかし、接着層は無機系接着剤によりリジッドに形成されるため、上述のせん断応力また圧縮・引張力は接着層で吸収・緩和されずに、確実に感圧素子に伝達されるため、圧力検出の誤差が改善された高精度な圧力センサーを構築できる。
【００３０】
［適用例５］ハウジングと、当該ハウジングの対向する端面板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ダイアフラムの内面の中央領域同士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配列された感圧素子とを有してなり、前記感圧素子は、その基部が無機系接着剤により前記力伝達手段と前記ハウジングダイアフラムに接着されていることを特徴とする圧力センサー。
【００３１】
上記構成により、感圧素子と、ハウジング及び力伝達素子との間に無機系接着剤による接着層が形成される。そしてダイアフラムが受圧した圧力は力伝達手段を介して圧縮力或いは引張力として感圧素子に加わり、そのときに接着層には接着層の接着面と平行な方向にせん断応力が掛かることになる。しかし、接着層は無機系接着剤によりリジッドに形成されるため、上述のせん断応力は接着層で吸収・緩和されずに、確実に感圧素子に伝達されるため、圧力検出の誤差が改善された高精度な圧力センサーを構築できる。
【００３２】
［適用例６］ハウジングと、当該ハウジングの端面板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当該ダイアフラムの受圧面と垂直な軸線上に配置され対向するハウジング端面板と接続される力伝達手段と、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同軸に設定した感圧素子とを有してなり、前記感圧素子は、その基部が無機系接着剤により前記力伝達手段と前記ハウジングダイアフラムに接着されていることを特徴とする圧力センサー。
【００３３】
上記構成により、感圧素子と、ハウジング及び力伝達素子との間に無機系接着剤による接着層が形成される。そしてダイアフラムが受圧した圧力は力伝達手段を介して圧縮力或いは引張力として感圧素子に加わり、そのときに接着層には接着層の厚み方向に圧縮または引張力が掛かることになる。しかし、接着層は無機系接着剤によりリジッドに形成されるため、上述のせん断応力は接着層で吸収・緩和されずに、確実に感圧素子に伝達されるため、圧力検出の誤差が改善された高精度な圧力センサーを構築できる。
【００３４】
［適用例７］前記ハウジングの内部には前記検出軸と平行に支柱を設けたことを特徴とする適用例４〜６のいずれか１例に記載の圧力センサー。
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。
【００３５】
［適用例８］前記力伝達手段をセンターシャフトにより形成し、感圧素子を前記センターシャフトと平行に配置したことを特徴とする適用例４〜６のいずれか１例に記載の圧力センサー。
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。
【００３６】
［適用例９］前記ダイアフラムは前記ハウジングの端面板の外面に形成された凹陥部に嵌着されて前記端面板と同一平面上に配列してなることを特徴とする適用例４〜７のいずれか１例に記載の圧力センサー。
【００３７】
これにより、ハウジングに突起部を設けることが不要となり、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。
【００３８】
［適用例１０］互いに対向する端面板を形成する第１、第２の部材とこれらの周囲を取り囲んで側面部材を形成する第３の部材とによって形成されたハウジングと、前記第１、第２部材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台と前記ハウジング内面部に設けた固定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の部材同士を連結する複数の支柱を有してなり、前記感圧素子は、その端部無機系接着剤により前記力伝達手段と前記ハウジングダイアフラムに接着されていることを特徴とする圧力センサー。
【００３９】
この構成により、相対圧センサーとしてオイルレスで小型の圧力センサーとすることができるとともに、感圧素子には検出軸方向の力のみを作用させることが可能で、検出精度が向上する。
【００４０】
［適用例１１］互いに対向する端面板を形成する第１、第２の部材とこれらの周囲を取り囲んで側面部材を形成する第３の部材とによって形成されたハウジングと、前記第１の部材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部材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の部材同士を連結する複数の支柱を有してなり、前記感圧素子は、その端部無機系接着剤により前記力伝達手段と前記ハウジングダイアフラムに接着されていることを特徴とする圧力センサー。
【００４１】
このような構成により、絶対圧センサーとしてオイルレスで小型の圧力センサーとすることができるとともに、感圧素子には検出軸方向の力のみを作用させることが可能で、検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第1実施形態に係る圧力センサーである。
【図２】圧力センサーのヒステリシス特性を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る圧力センサーである。
【図４】第３実施形態に係る圧力センサーの断面図である。
【図５】同圧力センサーの部分破断斜視図である。
【図６】同圧力センサーの主要部品の概略斜視図である。
【図７】第４実施形態に係る圧力センサーの断面図である。
【図８】従来の圧力センサーの構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明に係る圧力センサーを図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００４４】
図１に本発明に係る圧力センサーの第１実施形態を示す。図１（ａ）は圧力センサーの概要図、図１（ｂ）は感圧素子３８の支持構造を示す部分詳細図である。第１実施形態に係る圧力センサー１０は円筒形の外形を有し、ハウジング１２、ダイアフラム３２、力伝達手段３４であるセンターシャフト３６、感圧素子３８から構成される。
【００４５】
ハウジング１２は、内部を真空に封止して後述の各構成要素を収容するものである。これにより圧力センサー１０は、感圧素子３８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、圧力センサー１０の長期安定性を確保することができる。
【００４６】
またハウジング１２は上端面板を構成する円盤状の第１部材１４、下端面板を構成する円盤上の第２部材１６、第１部材１４と第２部材１６とを接合する支柱１８、第１部材１４及び第２部材１６の側面を覆う円筒側壁を形成する第３部材２０とから全体の外形が構成されている。第１部材１４及び第２部材１６は同一の直径を有する部材である。第１部材１４及び第２部材１６は、同心円を構成する位置に、それぞれ外部に突出する口金２２を突出させ、この口金２２に第１圧力入力口２４、第２圧力入力口２６を開口させている。そして第１部材１４及び第１圧力入力口２４（第２部材１６及び第２圧力入力口２６）を連通する貫通孔２８が、前記同心円の中心位置に形成されている。
【００４７】
支柱１８は、一定の剛性を有し、第１部材１４及び第２部材１６の互いに対向する位置に形成され、支柱１８の断面の外形に倣った形状のダボ穴（不図示）に差し込んで接合することで、第１部材１４、第２部材１６、及び支柱１８との間で剛性を獲得し、圧力センサー１０の組み立て時、及び使用時に後述の感圧素子３８に対する不要な歪みを抑えることができる。なお、図示では２本の支柱１８が記載されているが、１本または３本以上用いてもよい。
【００４８】
ハウジング１２の材質は、熱膨張による圧力センサー１０の誤差を緩和するため、支柱１８及び感圧素子３８を収容する部分の周囲を熱膨張係数の小さい金属もしくはセラミックとすることが望ましい。
【００４９】
そして、第１圧力入力口２４および第２圧力入力口２６には、測定対象の液体もしくは気体の圧力に応じて撓むダイアフラム３２（第１ダイアフラム３２ａ、第２ダイアフラム３２ｂ）が取り付けられ、貫通孔２８を封止して外部に露出している。
【００５０】
ダイアフラム３２（第１ダイアフラム３２ａ、第２ダイアフラム３２ｂ）は、一面が外部に面した受圧面となっており、前記受圧面が被測定圧力としての外部からの圧力を受けて撓み変形し、ダイアフラム３２の他面の中央部３２ｃ、３２ｄに接触（接続）している後述の力伝達手段３４であるセンターシャフト３６の端面に力を印加するものである。ダイアフラム３２の材料は、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よい。またこのようなダイアフラム３２は、プレス加工のように残留応力の発生がなく、小型化に有利なフォトリソグラフィー技法とエッチング技法とを用いて形成してもよい。
【００５１】
なお、ダイアフラムは、液体やガス等により腐食しないように、外部に露出する表面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珪素をコーティングすればよい。
【００５２】
第１ダイアフラム３２ａと第２ダイアフラム３２ｂとの間には、力伝達手段３４であるセンターシャフト３６が貫通孔２８を挿通して取り付けられ、センターシャフト３６の両端部は第１ダイアフラム３２ａの中央部３２ｃ、及び第２ダイアフラム３２ｂの中央部３２ｄの面とそれぞれ垂直に接合している。よって、ダイアフラム３２に圧力がかかってもセンターシャフト３６と第１ダイアフラム３２ａ及び第２ダイアフラム３２ｂとの変位の方向は同じとなる。このとき圧力の高い側のダイアフラム３２がハウジング１２の内側に変位し、圧力の低い側のダイアフラム３２がハウジング１２の外側に変位するが、センターシャフト３６の長さは変わらないので、変位の絶対値は両側で一致する。またセンターシャフト３６の所定の位置には可動部材３６ａが固定され、この可動部材３６ａもセンターシャフト３６と同じ変位方向を持つ。
【００５３】
センターシャフト３６は、強度が安定した材質であるステンレス、或いはアルミニウム、または加工のしやすいセラミックなどを、圧力センサー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ーを構成することができる。特にセンターシャフト３６の材料を熱膨張係数の小さい金属やセラミックにすると、圧力センサーの温度特性は、ほとんど感圧素子の温度特性に依存することになる。さらにセンターシャフト３６の両端部は円形で、その中心をダイアフラム３２の中心（中央部３２ｃ、３２ｄの中心）と整合させて接続することが望ましい。
【００５４】
感圧素子３８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３８は、可動部材３６ａと、第１部材１４の固定部材３０のそれぞれに感圧素子３８の両端部を接続して支持されている。このとき、感圧素子３８は力の検出方向を検出軸として設定しており、感圧素子３８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３８はハウジング１２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３８は可動部材３８ａからの伸長（引張）応力または圧縮応力を受けることにより共振周波数が変動する。特に双音叉型圧電振動子は、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圧力センサー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動腕（振動部）の振幅幅が小さくなるので共振周波数が高くなり、圧縮応力を受けると振動腕（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。
【００５５】
このように構成した圧力センサーは、図１に示したように、例えば口金２２の外周を雄ネジ構造とし、前記雄ネジに対応する雌ネジとなる取付金具４２などを用いて測定対象となる液体もしくは気体の収容容器に取り付け、いずれか一方のダイアフラム３２を、直接、測定対象に接触させる。取付金具４２は測定対象となる液体等の圧力の大きさや、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。
【００５６】
以上、説明したように、第１実施形態にかかる圧力センサーによれば、構成要素としてオイルを用いないので、オイル漏れ等の問題は生じない。そして、力伝達手段３４は感圧素子３８の端面方向からのみ力を伝達する動きをするため、圧力センサー１０の感度を向上させることができた。
【００５７】
しかしながら、ここで、圧力センサーの感度が向上した反面、内在していた以下に示す如き別の問題が浮き彫りになった。
図１（ｂ）に示すように、感圧素子３８は、可動部材３６ａと、第１部材１４の固定部材３０のそれぞれに感圧素子３８の両端部を、接着層４０ａを介して、支持されている。本願発明者は、当初、前述の特許文献１〜３に記載された圧力センサーで一般的に用いられているエポキシ系やシリコーン系の樹脂製接着剤を用いて感圧素子３８の支持固定を試みた。図２（ａ）はエポキシ系接着剤を用いた場合の圧力センサー１０の感度に係るヒステリシス特性を示すグラフである。圧力センサー１０の第１圧力入力口２４を大気雰囲気中に設置し、第１ダイアフラム３２ａに加わる圧力を大気圧（１ａｔｍ＝１０１３２５Ｐａ≒１０１．３ｋＰａ）とし、一方、第２圧力入力口２６を被測定圧力対象となる液体の中に浸し第２ダイアフラム３２ｂに加わる圧力を１０１．３ｋＰａとして、第１ダイアフラム３２ａと第２ダイアフラム３２ｂとに加わる圧力の差、即ち差圧をゼロとしたところを基準とした。図２（ａ）は、前記差圧０Ｐａの状態から１００ｋＰａとなるところまで第２圧力入力口２６の第２ダイアフラム３２ｂに圧力をかけていき、そのときに感圧素子３８で検出する圧力と前記差圧との検出誤差と、ならびに１００ｋＰａに到達した後、前記差圧を１００ｋＰａから０Ｐａまで低下させていったときに感圧素子３８で検出する圧力と前記差圧との検出誤差とを、１００ｋＰａで除算したフルスケール（Ｆ．Ｓ．）の値を縦軸にプロットしたものである。
【００５８】
エポキシ系接着剤を用いた場合、圧力を掛けていく段階では、検出誤差は観測されないが、逆に１００ｋＰａから下げていくほど、検出誤差が顕著に大きくなっていくことが観測されヒステリシス特性を有していることが判明した。
【００５９】
この原因として、図１（ｂ）に示すように力の検出軸方向をｘ軸とし、接着層４０ａの厚み方向をｙ軸とすると、ダイアフラム３２が受圧した圧力はセンターシャフト３６と可動部材３６ａを介して圧縮力或いは引張力Ｆとして感圧素子３８に加わり、そのときに接着層４０ａに加わる力Ｆはｘ軸に平行な方向（接着層４０ａの接着面と平行な方向）に加わるのでせん断力として作用し、接着層４０ａにはせん断応力が生じることとなる。一方、接着層４０ａはエポキシ系の柔らかい樹脂接着剤であるため粘弾性変形し易い性質を有しているため、前記せん断応力を吸収し緩和してしまうので、その分だけ感圧素子３８の感度を鈍らせてしまうという問題が起きているものと考えられる。
【００６０】
それに対して、図８の如き従来構造においては、図８（ｂ）に示すように、ベローズ５０６が受圧した圧力は力伝達部材５０５を介して力Ｆとして感圧素子３８に伝達されることになるが、そのときに接着層４０ｂに加わる力ＦはピボットＰを支点として紙面に対して垂直方向を回転軸として円弧を描く方向に作用することになるので、力Ｆはｘ軸方向の成分とｙ軸方向の成分とに分力されることになる。ｘ軸に平行な方向に加わる力Ｆｘはせん断力として、ｙ軸に平行な方向に加わる力Ｆｙは圧縮力（或いは引張力）として作用する。従って、接着層４０ｂにはせん断応力と圧縮応力（或いは引張応力）が生じることになる。このとき、前述の通り前記せん断応力は接着層４０ｂの樹脂接着剤の粘弾性変形の影響により吸収されて緩和してしまうが、接着層４０ｂの厚み方向については、接着層４０ｂが感圧素子５０９と力伝達部材５０５とにより挟まれていることから粘弾性変形し難いため、圧縮応力（或いは引張応力）がほぼそのまま感圧素子５０９に伝達されるので、図１の構造に比べて圧力検出に影響を与えるほどの感度の劣化が生じなかったものと推察される。
【００６１】
本願発明者は、図１に示す如き構造を有する圧力センサー１０においては、感圧素子３８を支持固定する接着層４０ａを形成する接着手段の種類としては、感圧素子３８をリジッドに固定することが妥当であると考え、無機系接着剤を採用することにより前述の如き課題を克服することができるのではないかということに思い至った。
【００６２】
以下、詳細に説明するように、本願発明者はシミュレーションと実験を繰り返した結果、無機系接着剤４０としては、酸化アルミニウムとＳｉ化合物を含む接着剤が好適であることに想到した。特に本実施形態においては、商品名で示すと、（株）スリーボンド社製ＴｈｒｅｅＢｏｎｄｏ３７３２（酸化アルミニウム、オルガノポリシロキサン縮合物を主成分とした無機系接着剤）、東亞合成（株）製アロンセラミックＣ、Ｄ（酸化アルミニウム、ケイ酸塩、ケイ砂地無機骨材、水を主成分とした無機系接着剤）、テルニック工業（株）社製ベタック８２０ＮＦ（Ｗ）、８４０Ａ、９００Ｃ（ケイ酸ナトリウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素を主成分とする無機系接着剤）、ベタック１８００ＬＢ（第一燐酸アルミニウム、二酸化ケイ素、無機顔料を含む水生懸濁液を主成分とする無機系接着剤）、アレムコプロダクト社製（輸入元：（株）オーデック）セラマボンド５０３（酸化アルミニウム、第一燐酸アルミニウム、水を主成分とする無機系接着剤）、セラマボンド５５２（アルミナ、ケイ酸塩を主成分とした無機系接着剤）、セラマボンド５６９（酸化アルミニウム、ケイ酸カリウムを主成分とした無機系接着剤）、セラマボンド５７１（メタケイ酸ナトリウムを主成分とした無機系接着剤）、セラマボンド６７１（酸化マグネシウム、アルミナを主成分とした無機系接着剤）、アレムコプロダクト社製（輸入元：（株）オーデック）ウルトラテンプ（ジルコニア、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸塩を主成分とした無機系接着剤）等が好適である。
【００６３】
これらの無機系接着剤４０の有する熱膨張係数は、水晶等の圧電素子の熱膨張係数に近い値を有するので、これらを用いることにより温度特性に優れた圧力センサーを構築できる。図２（ｂ）は無機系接着剤４０を用いた場合の圧力センサー１０の圧力検出の感度に関わるヒステリシス特性を示す。このように、無機系接着剤を用いると、圧力を掛けていく過程、並びに圧力を１００ｋＰａから下げていく過程共に、検出誤差は観測されずヒステリシス特性が大幅に改善されていることが確認できた。つまり、接着層４０ａのｘ軸方向にせん断力が生じても接着層４０ａで吸収、緩和されずに、確実に感圧素子３８に圧縮力（或いは引張力）として伝達されていることが分かった。
【００６４】
よって本実施形態のように、感圧素子と他の部材との間に形成される接着層にせん断方向の応力が掛かる場合には、無機系接着剤を使用することにより、ヒステリシス特性が解消されて、圧力センサーの圧力検出の誤差が改善され、特に低圧力領域（僅かな圧力変化）においては誤差を顕著に改善することができるので、極めて高精度な圧力センサーを提供することができる。
【００６５】
図３に第２実施形態に係る圧力センサー５０を示す。第１実施形態の圧力センサー１０は、大気圧をゼロ基準として表したゲージ圧を測定するものであったが、第２実施形態に係る圧力センサー５０は真空状態をゼロ基準とした絶対圧力を測定するため、ハウジング５２に接続された一つのダイアフラム５４と、ダイアフラム５４に接続され力伝達手段５６であるセンターシャフト５８と、センターシャフト５８に固定される可動部材５８ａ、ハウジング５２に固定された固定部材５２ａ、両端を可動部材５８ａ及び固定部材５２ａに接続して支持された感圧素子６０を有し、ハウジング５２内部が真空封止された構成である。
【００６６】
外部圧力が真空の場合は、ダイアフラム５４に係る圧力はゼロとなり、ダイアフラム５４は平板状になっている。そして、外部圧力が一定の圧力を有する場合は、ダイアフラム５４はハウジング５２内部側に変位し、これに伴いセンターシャフト５８及び可動部材５８ａが変位することにより、感圧素子６０の端面方向から圧縮力として加わることになる。
接着層４０ａの構造並びに材料は、前述の第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００６７】
図４に第３実施形態に係る圧力センサー１００を示し、図５、図６に同圧力センサーの部分破断斜視図、主要部品斜視図を示している。図示の第３実施形態の例は、第１実施形態に示した相対圧検出のための圧力センサー（図１）の変形例である。
【００６８】
この圧力センサー１００は、中空円筒体からなるハウジング１１２を有している。このハウジング１１２は第１部材（上端面板）をハーメ端子台１１４とするとともに、第２部材（下端面板）をフランジ端面板１１６とし、第３部材である円筒側壁１２０によって離隔配置した端面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。ハーメ端子台１１４とフランジ端面板１１６との各外面部には、ハウジング内部空間と連通する第１圧力入力口１２４、第２圧力入力口１２６が凹陥部として形成されており、その底板部分にハウジング１１２の軸芯と同芯の貫通孔１２８が穿設されて、内外を連通している。この圧力入力口１２４，１２６の凹陥部にはそれぞれ第１ダイアフラム１３２Ａ、第２ダイアフラム１３２Ｂが嵌着され、その周囲の円筒部端縁をハーメ端子台１１４とフランジ端面板１１６とに一体的に溶着結合（ビード部１３０）し、これによって内外を遮蔽するようにされている。ハーメ端子台１１４側の第１ダイアフラム１３２Ａは大気圧設定用であり、フランジ端面板１１６の第２ダイアフラム１３２Ｂは受圧用としている。このようなハウジング１１２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。
【００６９】
前記ハウジング１１２の内部には、前記第1、第２のダイアフラム１３２Ａ、１３２Ｂ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）１３６がハウジング１１２の軸芯に沿って配置され、前記貫通孔１２８を貫通して両者を接着連結している。そして、このセンターシャフト１３６の途中には感圧素子受け台としての可動部１３７が一体的に設けられており、この可動部１３７に対して、検出軸を前記第１、第２ダイアフラム１３２（１３２Ａ、１３２Ｂ）の受圧面と垂直な軸と平行に設定した双音叉型振動子からなる感圧素子１３８の一方の基部を取り付けるようにしている。感圧素子１３８の他方の基部は前記ハウジング１１２のハーメ端子台１１４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１３９に接続するようにしている。これにより、受圧用第２ダイアフラム１３２Ｂと大気圧用第１ダイアフラム１３２Ａが受けた圧力の差圧によりセンターシャフト１３６が軸方向移動すると、これに追随して可動部１３７が位置を変動し、この力が感圧素子１３８の検出軸方向への作用力を発生させるようにしている。
【００７０】
ダイアフラム１３２（１３２Ａ、１３２Ｂ）は、外部圧力を受けて撓み変形する円盤状のダイアフラム本体（中央部）１４０と、当該ダイアフラム本体（中央部）１４０の周縁に一体的に設けられセンサーハウジング１１２の圧力入力口１２４、１２６の内壁面に嵌着可能な円筒部１４２とからなる。そして、この円筒部１４２の端縁に設けられた前記センサーハウジング１１２との溶着部（ビード部）１３０と前記ダイアフラム本体１４０の撓み基点となるダイアフラム本体外周縁部１４４との間に段差壁を形成している。特に、この実施形態では、溶着部（ビード部）１３０を、センサーハウジング１１２の圧力入力口１２４、１２６の開口縁部に接する前記円筒部先端縁とし、前記センサーハウジング１１２の開口縁に溶着するようにしたものである。
【００７１】
上記ハウジング１１２の内部には、前記センターシャフト１３６と平行であって、その周囲に複数の支柱１４６が配置されている。これらは第２部材であるフランジ端面板１１６と第１部材であるハーメ端子台１１４との間隔を一定に保持し、外力によるハウジング１１２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。
【００７２】
この第３実施形態では、特に、上部端面板をハーメ端子台１１４とし、これにはハーメ端子１４８をハーメ端子台１１４に貫通させ、感圧素子１３８の信号を外部に取り出すようにしている。
【００７３】
このような構成に加えて、本実施形態では、双音叉型振動子からなる実施形態の感圧素子１３８は、その一端側の取付基部を上記可動部１３７に固定し、他端側の取付基部を上述したハーメ端子台１１４のボス部１３９に固定するようにしている。感圧素子１３８の固定のために、酸化アルミニウムとＳｉ化合物を含む無機系接着剤が用いられ、接着層１５０として感圧素子１３８の基部とその接合対象面との間に介在している。これにより圧力検査によって繰返しボス部１３９に対して可動部１３７が近接離反動作をして、接着層１５０に当該接着層１５０の接着面と平行な方向にせん断応力が掛かることになる。しかし、接着層１５０は無機系接着剤によりリジッドに形成されるため、上述のせん断応力は接着層で吸収・緩和されずに、確実に感圧素子１３８に伝達されるため、圧力検出の誤差が改善された高精度な圧力センサーとすることができる。したがって、相対圧センサーとしてオイルレスで小型の圧力センサーとすることができるとともに、感圧素子１３８には検出軸方向の力のみを作用させることが可能で、検出精度が向上する。
【００７４】
このような第３実施形態によれば、一対のダイアフラム１３２同士はセンターシャフト１３６により連結され、センターシャフト１３６の途中に設けた可動部１３７がダイアフラム１３２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１３２Ａ，１３２Ｂが受ける圧力差に起因する動きとなる。）、双音叉型振動子である感圧素子１３８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ーを構成でき、かつ小型で組み立てが容易な構造となる。また、フランジ端面板１１６、ハーメ端子台１１４、並びに円筒側壁１２０が真空容器としてのハウジング１１２を形成し、ハーメ端子台１１４と第１ダイアフラム１３２Ａが一体とされ、フランジ端面板１１６と第２ダイアフラム１３２Ｂ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。この圧力センサー１００を測定対象液体へ沈める(浸す)容器に取り付けるには、フランジ端面板１１６を測定対象液体容器に第２ダイアフラム１３２Ｂの周囲を囲むように配置されたＯリングを介して面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。
【００７５】
なお、この第３実施形態でも、センターシャフト１３６と感圧素子固定用受け台としての可動部１３７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１３７がシャフトの固定部でブレたり、ずれることがなくなる。
【００７６】
また、第３実施形態では、ダイアフラム１３２をハーメ端子台１１４とフランジ端面板１１６の外面に凹陥部として形成した圧力入力口１２４，１２６に嵌着して取り付けるため、ハウジング１１２には外部への突出部分が無くなり、高さ寸法を短くすることができて、小型化を促進することができるものとなっている。
【００７７】
次に、図７には、第４実施形態に係る圧力センサー２００の断面図を示している。図示の例は、絶対圧検出のための圧力センサーとした例である。すなわち、第３実施形態の大気圧検出用の第１ダイアフラム１３２Ａを取り除いて、単に第１部材をハーメ端子台としてハウジングを密閉するように形成したものである。そして、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。
【００７８】
この圧力センサー２００は、中空円筒体からなるハウジング２１２を有している。このハウジング２１２は第１部材（上端面板）をハーメ端子台２１４とするとともに、第２部材（下端面板）を構成する端面板を第３実施形態と同様なフランジ端面板２１６とし、第３のケースである円筒側壁２２０によって離隔配置した端面板の周囲を取り囲んで中空密閉容器として構成している。フランジ端面板２１６には、内部空間と連通する圧力入力口２２６がハウジング２１２の軸芯と同芯に貫通されて、凹陥部を形成してその中央部に貫通孔２２８を形成し、凹陥部にダイアフラム２３２を嵌着してハウジングの内外を遮蔽している。ダイアフラム２３２は圧力入力口２２６の凹陥部内壁に接着されて一体的に結合している。ダイアフラム２３２は測定対象液体の受圧用である。ハーメ端子台２１４には圧力流入口もダイアフラムも省略された端面板として構成されている。このようなハウジング２１２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。
【００７９】
前記ハウジング２１２の内部には、前記ダイアフラム２３２の内面の中央領域２４０にセンターシャフト（力伝達手段）２３６が垂直に立設されており、これはハウジング２１２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２３６の先端部には感圧素子受け台としての可動部２３７が一体的に設けられており、この可動部２３７に検出軸をセンターシャフト２３６と同軸となるように設定した双音叉型振動子からなる感圧素子２３８の一端部を取り付けるようにしている。感圧素子２３８の他端部は前記ハウジング２１２のハーメ端子台２１４の中央領域に設けられている内側に突出した台座２１５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２３２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２３６が軸方向に移動し、これに追随して可動部２３７に連結された感圧素子２３８の検出軸方向への作用力を発生させるようにしている。
【００８０】
この第４実施形態においても、感圧素子２３８の固定のために、酸化アルミニウムとＳｉ化合物を含む無機系接着剤が用いられるようになっており、接着層２５０が感圧素子２３８の検出軸方向の両端基部先端部とその接合対象面との間に介在している。これにより圧力検査によって感圧素子２３８が圧縮・引張力を受けても、接着層２５０の厚み方向に圧縮または引張力が掛かることになる。しかし、接着層２５０は無機系接着剤によりリジッドに形成されるため、上述の圧縮または引張力は接着層２５０で吸収・緩和されずに、剛体結合層となって確実に感圧素子２３８に伝達されるため、圧力検出の誤差が改善され、感度を高く保つことができる。このようなことから、絶対圧センサーとしてオイルレスで小型の圧力センサーとすることができるとともに、感圧素子には検出軸方向の力のみを作用させることが可能で、検出精度が向上する。
【００８１】
なお、上記ハウジング２１２の内部には、前記センターシャフト２３６と平行であって、その周囲に複数の支柱２４６が配置されている。これらは第２部材であるフランジ端面板２１６と第１部材であるハーメ端子台２１４との間隔を一定に保持し、外力によるハウジング２１２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。
【００８２】
この第４実施形態も第３実施形態と同様に、上部端面板をハーメ端子台２１４とし、これには図示しないハーメ端子２４８を端子台２１４に貫通させ、感圧素子２３８の信号を外部に取り出すようにしている。
【００８３】
このような第４実施形態によれば、フランジ端面板２１６、ハーメ端子台２１４、並びに円筒側壁２２０が真空容器としてのハウジング２１２を形成し、フランジ端面板２１６とダイアフラム２３２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２３２とセンターシャフト２３６とは同心的に一直線上に連結され、センターシャフト２３６の先端に設けた可動部２３７がダイアフラム２３２の挙動に応じてシャフト軸方向に移動し、双音叉型振動子である感圧素子２３８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ーを構成でき、かつ小型で組み立てが容易な構造となる。
【００８４】
なお、この第４実施形態でも、センターシャフト２３６と感圧素子固定用受け台としての可動部２３７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２３７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】
【００８５】
１０………圧力センサー、１２………ハウジング、１４………第１部材、１６………第２部材、１８………支柱、２０………第３部材、２２………口金、２４………第１圧力入力口、２６………第２圧力入力口、２８………貫通孔、３０………固定部材、３２………ダイアフラム、３４………力伝達手段、３６………センターシャフト、３８………感圧素子、４０………無機系接着剤、４２………取付金具、５０………圧力センサー、５２………ハウジング、５４………ダイアフラム、５６………力伝達手段、５８………センターシャフト、６０………感圧素子、１００………圧力センサー、１０２………第１の圧力入力口、１０３………第２の圧力入力口、１０４………筐体、１０５………力伝達部材、１０６………第１のベローズ、１０７………第２のベローズ、１０８………基板、１０９………双音叉型振動子、１１０………オイル、１１１………開口部、１１２………ハウジング、１１４………ハーメ端子台、１１６………フランジ端面板、１２４………第１圧力入力口、１２６………第２圧力入力口、１２８………貫通孔、１３０………ビード部、１３２Ａ………第１ダイアフラム、１３２Ｂ………第２ダイアフラム、１３６………センターシャフト、１３７………可動部、１３８………感圧素子、１３９………ボス部、１４０………ダイアフラム本体、１４２………円筒部、１４４………ダイアフラム本体外周縁部、１４６………支柱、１４８………ハーメ端子、１５０………接着層、２００………圧力センサー、２１２………ハウジング、２１４………ハーメ端子台、２１５………台座、２１６………フランジ端面板、２２６………圧力入力口、２２８………貫通孔、２３２………ダイアフラム、２３６………センターシャフト、２３７………可動部、２３８………感圧素子、２４６………支柱、２４８………ハーメ端子、２５０………接着層。
【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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