(57)【要約】【課題】本発明は、感度が高く特性の向上した圧力センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】中空孔２２を内側に設けた筒部２３とこの筒部における中空孔の上部を閉塞する平板部２４とからなる容器２１と、この容器における平板部の上面に設けるとともに駆動電極および検出電極を設けた振動子と、前記容器に設けられ、前記振動子における駆動電極に駆動信号を入力し、かつ前記振動子における検出電極からの出力信号を処理する処理回路３５とを備え、前記処理回路により、振動子の固有振動数の変化を検出することにより、中空孔に充填された被検出液体３６の圧力を検出する構成としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空孔を内側に設けた筒部とこの筒部における中空孔の上部を閉塞する平板部とからなる容器と、この容器における平板部の上面に設けるとともに駆動電極および検出電極を設けた振動子と、前記容器に設けられ、前記振動子における駆動電極に駆動信号を入力し、かつ前記振動子における検出電極からの出力信号を処理する処理回路とを備え、前記処理回路により、振動子の固有振動数の変化を検出することにより、中空孔に充填された被検出液体の圧力を検出するようにした圧力センサ。
【請求項２】
中空孔を内側に設けた筒部とこの筒部における中空孔の上部を閉塞する平板部とからなる容器と、この容器における平板部の上面に設けるとともに駆動電極および検出電極を設けた第１の振動子と、前記容器における筒部の上面に設けるとともに駆動電極および検出電極を設けた第２の振動子と、前記容器に設けられ、前記第１の振動子および第２の振動子における駆動電極に駆動信号を入力し、かつ前記第１の振動子および第２の振動子における検出電極からの出力信号を処理する処理回路とを備え、前記処理回路により、第１の振動子および第２の振動子の固有振動数の変化を検出することにより、中空孔に充填された被検出液体の圧力を検出するようにした圧力センサ。
【請求項３】
筒部から外方へ向かって突出するように幅広部を設けるとともに、この幅広部に切欠を設けた請求項１記載の圧力センサ。
【請求項４】
筒部から外方へ向かって突出するように幅広部を設けるとともに、この幅広部の全周にわたって溝を設けた請求項１記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記幅広部に段差部を設けた請求項４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、各種制御機器や自動車エンジン制御、サスペンション制御などに使用される圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の圧力センサは、図９〜図１２に示すように構成されていた。
【０００３】
以下、従来の圧力センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図９は従来の圧力センサの上面図、図１０は同側断面図、図１１は同要部である基板の断面図、図１２は同圧力センサの電気回路図である。
【０００５】
図９〜図１２において、１は略中央に中空孔２を有する金属製の容器である。３は前記容器１の上面に設けた下面に絶縁層４を有するステンレス等の基板である。５は外側抵抗体、６は内側抵抗体で、前記絶縁層４の下面に設けられており、一対の前記外側抵抗体５および一対の前記内側抵抗体６でブリッジ回路を形成している。７，８，９，１０は基板３の下面に前記外側抵抗体５および前記内側抵抗体６と電気的に接続するように設けた端子であり、８は電源端子、７および９は出力端子、１０はＧＮＤ端子である。そして、前記外側抵抗体５は前記基板３と前記容器１の接合部１１よりも内側に設けられている。
【０００６】
以上のように構成された従来の圧力センサについて、以下にその組立方法を説明する。
【０００７】
初めに、ガラス等の前記絶縁層４を前記基板３の下面に、液体浸漬、粉体付着、スクリーン印刷などにより付着させた後に、例えば９００℃以上の高温で焼成する。
【０００８】
次に、酸化ルテニウム等の前記外側抵抗体５および前記内側抵抗体６を前記絶縁層４の下面にスクリーン印刷して６００〜９００℃の温度で焼成する。
【０００９】
次に、銀、銀−パラジュウム等の端子７〜１０を前記絶縁層４の下面にスクリーン印刷して６００〜９００℃の温度で焼成する。
【００１０】
次に、前記基板３の下面の周辺部を容器１の上端面に低融点ガラスなどを用いて４００〜６００℃の温度に加熱することにより、気密的ないし水密的に接着する。
【００１１】
以上のように構成された従来の圧力センサについて以下にその動作を説明する。前記基板３に上方から圧力を負荷すると、前記基板３に曲げ力が加わる。このとき、前記外側抵抗体５には圧縮応力が発生し、前記内側抵抗体６には引張応力が加わる。そして、前記外側抵抗体５および内側抵抗体６は引張応力に対して抵抗値が増加するので、前記外側抵抗体５は抵抗値が減少し、前記内側抵抗体６は抵抗値が増加する。ここで、前記外側抵抗体５と前記内側抵抗体６とはブリッジ回路を形成している。すなわち、電源端子８に外部より電圧を印加し、出力端子７と出力端子９との出力電圧を測定することにより、圧力センサに加わる圧力を測定することができる。
【００１２】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１０−１５３５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来の構成においては、基板３に加わる曲げ力による外側抵抗体５および内側抵抗体６の抵抗値の変化を検出しようとしているため、基板３の強度ＵＰを目的として、基板３の厚みを大きくしようとすると、外側抵抗体５および内側抵抗体６の抵抗変化が小さくなり、これにより、出力感度が小さくなってしまうという課題を有していた。
【００１５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、感度が高く特性の向上した圧力センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１７】
本発明の請求項１に記載の発明は、中空孔を内側に設けた筒部とこの筒部における中空孔の上部を閉塞する平板部とからなる容器と、この容器における平板部の上面に設けるとともに駆動電極および検出電極を設けた振動子と、前記容器に設けられ、前記振動子における駆動電極に駆動信号を入力し、かつ前記振動子における検出電極からの出力信号を処理する処理回路とを備え、前記処理回路により、振動子の固有振動数の変化を検出することにより、中空孔に充填された被検出液体の圧力を検出するようにしたもので、この構成によれば、処理回路により、振動子の固有振動数の変化を検出することにより、中空孔に充填された被検出液体の圧力を検出するようにしたため、平板部の強度ＵＰを目的として、平板部の厚みを大きくしても、平板部に設けた振動子の固有振動数は変化することとなり、これにより、圧力センサの強度がＵＰするとともに出力感度が向上するという作用効果を有するものである。
【００１８】
本発明の請求項２に記載の発明は、中空孔を内側に設けた筒部とこの筒部における中空孔の上部を閉塞する平板部とからなる容器と、この容器における平板部の上面に設けるとともに駆動電極および検出電極を設けた第１の振動子と、前記容器における筒部の上面に設けるとともに駆動電極および検出電極を設けた第２の振動子と、前記容器に設けられ、前記第１の振動子および第２の振動子における駆動電極に駆動信号を入力し、かつ前記第１の振動子および第２の振動子における検出電極からの出力信号を処理する処理回路とを備え、前記処理回路により、第１の振動子および第２の振動子の固有振動数の変化を検出することにより、中空孔に充填された被検出液体の圧力を検出するようにしたもので、この構成によれば、第２の振動子の固有振動数の変化を検出することにより、圧力センサの周囲の温度変化を検出することができるから、第１の振動子から検出した圧力に応じた出力信号値から温度変化により発生する出力信号の変動量を補正することができるという作用効果を有するものである。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、筒部から外方へ向かって突出するように幅広部を設けるとともに、この幅広部に切欠を設けたもので、この構成によれば、筒部の下側に幅広部を設けるとともに、この幅広部に切欠を設けたため、圧力センサを取着する際に生じる応力が振動子に伝達されることを防止できることとなり、これにより、中空孔に充填された被検出液体の圧力のみを振動子により検出することができるから、出力信号の精度が向上するという作用効果を有するものである。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、筒部から外方へ向かって突出するように幅広部を設けるとともに、この幅広部の全周にわたって溝を設けたもので、この構成によれば、幅広部の全周にわたって溝を設けたため、圧力センサを取着する際に生じる応力が振動子に伝達されることを防止できることとなり、これにより、中空孔に充填された被検出液体の圧力のみを振動子により検出することができるから、出力信号の精度が向上するという作用効果を有するものである。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、前記幅広部に段差部を設けたもので、この構成によれば、段差部の端部と溝の頂点を中心に２段階に幅広部が変形することにより、圧力センサを取着する際に生じる応力を吸収するから、中空孔に充填された被検出液体の圧力のみを振動子により検出することができることとなり、その結果、さらに出力信号の精度が向上するという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明の圧力センサは、中空孔を内側に設けた筒部とこの筒部における中空孔の上部を閉塞する平板部とからなる容器と、この容器における平板部の上面に設けるとともに駆動電極および検出電極を設けた振動子と、前記容器に設けられ、前記振動子における駆動電極に駆動信号を入力し、かつ前記振動子における検出電極からの出力信号を処理する処理回路とを備え、前記処理回路により、振動子の固有振動数の変化を検出することにより、中空孔に充填された被検出液体の圧力を検出するようにしたもので、この構成によれば、処理回路により、振動子の固有振動数の変化を検出することにより、中空孔に充填された被検出液体の圧力を検出するようにしたため、平板部の強度ＵＰを目的として、平板部の厚みを大きくしても、平板部に設けた振動子の固有振動数は変化することとなり、これにより、強度がＵＰするとともに出力感度の向上した圧力センサを提供することができるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における圧力センサの分解斜視図
【図２】同圧力センサの側断面図
【図３】同圧力センサの上面図
【図４】本発明の実施の形態１における圧力センサが動作する状態を示す側断面図
【図５】本発明の実施の形態１の圧力センサにおける振動子の固有振動数が変化する状態を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における圧力センサの斜視図
【図７】同圧力センサの側断面図
【図８】本発明の実施の形態２における圧力センサを相手側取付部材に取着する状態を示す側断面図
【図９】従来の圧力センサの上面図
【図１０】従来の圧力センサの側断面図
【図１１】従来の圧力センサにおける基板の断面図
【図１２】従来の圧力センサの電気回路図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜３に記載の発明について説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態１における圧力センサの分解斜視図、図２は同圧力センサの側断面図、図３は同圧力センサの上面図である。
【００２６】
図１〜図３において、２１はＳＵＳ６３０からなる容器である。そして、この容器２１は、中空孔２２を内側に設けた筒部２３と、この筒部２３における中空孔２２の上部を閉塞する平板部２４とを設けている。また、前記容器２１における筒部２３には外方へ突出するように幅広部２５を設けており、さらにこの幅広部２５の略中央には全周にわたって切欠２６を設けている。２７は歪検出部材で、この歪検出部材２７は、前記容器２１の上面に貼着されるとともに、平板部２４の上方に位置して両持梁からなる第１の振動子２８を設けている。そして、前記第１の振動子２８の上面には、Ｐｔ、ＰＺＴ、Ａｕを積層して構成された駆動部２９および検知部３０を設けている。また、歪検出部材２７には、筒部２３の上方に位置して、両持梁からなる第２の振動子３１を設けている。そして、前記第２の振動子３１の上面には、Ｐｔ、ＰＺＴ、Ａｕを積層して構成された駆動部３２および検知部３３を設けている。そしてまた、前記歪検出部材２７には、Ａｕからなる配線パターン３４を設けており、この配線パターン３４は前記第１の振動子２８における駆動部２９および検知部３０、さらには、前記第２の振動子３１における駆動部３２および検知部３３に電気的に接続されている。また、前記歪検出部材２７にはＩＣからなる処理回路３５を設けており、この処理回路３５は配線パターン３４を介して前記第１の振動子２８における駆動部２９および第２の振動子３１における駆動部３２に駆動信号を入力して、第１の振動子２８および第２の振動子３１を振動駆動するとともに、第１の振動子２８における検知部３０および第２の振動子３１における検知部３３からの出力信号を処理することにより、第１の振動子２８および第２の振動子３１の固有振動数を検出している。
【００２７】
以上のように構成された本発明の実施の形態１における圧力センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００２８】
まず、ＳＵＳ６３０からなる棒材（図示せず）を準備し、この棒材（図示せず）を切削することにより、容器２１に中空孔２２、幅広部２５および切欠２６を形成する。
【００２９】
次に、半導体基板（図示せず）の上面に、Ａｕからなる配線パターン３４を蒸着した後、第１の振動子２８の駆動部２９、検知部３０および第２の振動子３１の駆動部３２、検知部３３を設ける箇所にＰｔを蒸着する。
【００３０】
次に、Ｐｔの上面にＰＺＴを蒸着した後、さらに、Ａｕを蒸着して、第１の振動子２８の上面に駆動部２９および検知部３０を形成すると同時に、第２の振動子３１の上面に駆動部３２および検知部３３を形成する。
【００３１】
次に、半導体基板（図示せず）の上面にＩＣからなる処理回路３５を載置して、処理回路３５を第１の振動子２８における駆動部２９、検知部３０および第２の振動子３１における駆動部３２、検知部３３と配線パターン３４により電気的に接続し、歪検出部材２７を形成する。
【００３２】
最後に、前記歪検出部材２７を前記容器２１における筒部２３および平板部２４の上面に貼着することにより、圧力センサを形成する。
【００３３】
以上のように構成、組立られた本発明の実施の形態１における圧力センサについて、次にその動作を説明する。
【００３４】
処理回路３５から第１の振動子２８における駆動部２９に、第１の振動子２８の固有振動数ｆａと略同一の周波数の交流電圧を印加するとともに、第２の振動子３１における駆動部３２に、第２の振動子３１の固有振動数ｆｂと略同一の周波数の交流電圧を印加する。そうすると、第１の振動子２８は固有振動数ｆａで弦振動し、一方、第２の振動子３１は固有振動数ｆｂで弦振動する。この状態において、第１の振動子２８における検知部３０からの出力信号を処理回路３５により処理すると、振動数ｆａが検出され、同様に、第２の振動子３１における検知部３３からは振動数ｆｂが検出される。そして、図４に示すように、容器２１における中空孔２２に充填された被検出液体３６の圧力が上昇すると、平板部２４が上方に膨れ上がる。そうすると、歪検出部材２７に引張荷重が作用する。そして、図５に示すように、歪検出部材２７における第１の振動子２８の振動数ｆａは増加する。したがって、第１の振動子２８の検知部３０からの出力信号を処理回路３５により処理することにより、周波数の変化量として、容器２１に充填された被検出液体の圧力を検出することができるものである。
【００３５】
ここで、圧力センサの周囲の温度が変化することにより、第１の振動子２８の固有振動数が変化する場合を考えると、本発明の実施の形態１における圧力センサにおいては、第２の振動子３１の固有振動数の変化を検出することにより、圧力センサの周囲の温度変化を検出することができるから、第１の振動子２８から検出した圧力に応じた出力信号値から、温度変化により発生する出力信号の変動量を補正することができるという作用効果を有するものである。
【００３６】
ここで、さらに、圧力センサを相手側取付部材（図示せず）に取着する場合を考える。
【００３７】
本発明の実施の形態１における圧力センサにおいては、容器２１における筒部２３から外方へ向かって突出するように幅広部２５を設けるとともに、この幅広部２５に切欠２６を設けたもので、この構成によれば、筒部２３から外方へ向かって突出するように幅広部２５を設けるとともに、この幅広部２５に切欠２６を設けたため、圧力センサを取着する際に生じる応力が第１の振動子２８および第２の振動子３１に伝達されることを防止できることとなり、これにより、中空孔２２に充填された被検出液体３６の圧力のみを第１の振動子２８により検出することができるから、出力信号の精度が向上するという作用効果を有するものである。
【００３８】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項４〜５に記載の発明について説明する。
【００３９】
図６は本発明の実施の形態２における圧力センサの斜視図、図７は同圧力センサの側断面図である。
【００４０】
なお、実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。
【００４１】
図６、図７において、４１は例えばＳ４５Ｃ等の炭素鋼からなる容器である。そして、この容器４１は、中空孔４２を内側に設けた筒部４３と、この筒部４３における中空孔４２の上部を閉塞する平板部４４とを設けている。また、前記容器４１における筒部４３には外方へ突出するように幅広部４５を設けており、さらにこの幅広部４５の略中央には全周にわたって溝４６を設けている。そしてまた、前記幅広部４５における溝４６の下方には段差部４７を設けている。
【００４２】
ここで、図８に示すように、圧力センサを相手側取付部材４８に取着する場合を考える。
【００４３】
本発明の実施の形態２における圧力センサにおいては、容器４１における筒部４３から外方へ向かって突出するように幅広部４５を設けるとともに、この幅広部４５に全周にわたって溝４６を設けている。この構成によれば、筒部４３から外方へ向かって突出するように幅広部４５を設けるとともに、この幅広部４５に溝４６を設けたため、圧力センサを相手側取付部材４８に取着する際に生じる応力が第１の振動子２８および第２の振動子３１に伝達されることを防止できることとなり、これにより、中空孔４２に充填された被検出液体４９の圧力のみを第１の振動子２８により検出することができるから、出力信号の精度が向上するという作用効果を有するものである。
【００４４】
そしてまた、幅広部４５に段差部４７を設けたため、段差部４７の端部５０と溝４６の頂点５１を中心に２段階に幅広部が変形することとなり、その結果、圧力センサを相手側取付部材４８に取着する際に生じる応力をさらに吸収するから、中空孔４２に充填された被検出液体４９の圧力のみを第１の振動子２８により検出することができることとなり、これにより、さらに出力信号の精度が向上するという作用効果を有するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の圧力センサは、感度が高く特性の向上した圧力センサを提供できるという効果を有するものであり、特に、各種制御機器や自動車エンジン制御、サスペンション制御などに使用される圧力センサにおいて有用なものである。
【符号の説明】
【００４６】
２１，４１  容器
２２，４２  中空孔
２３，４３  筒部
２４，４４  平板部
２５，４５  幅広部
２６  切欠
２８  第１の振動子
３１  第２の振動子
３５  処理回路
３６  被検出液体
４６  溝
４７  段差部
【図１】
2012118057.tif 000003
【図２】
2012118057.tif 000004
【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】
2012118057.tif 000012
【図１１】
2012118057.tif 000013
【図１２】
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