(57)【要約】【課題】環境条件の変化によって、受圧感度が変動しない高精度で、信頼性、特に耐湿性の高い圧力センサーを実現することを目的とする。【解決手段】本発明の圧力センサー１０は、感圧素子４０と、前記感圧素子４０が固定されている支持部材３０と、一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されているベローズと、を備え、前記他端側が接着剤７０を用いて前記支持部材３０と接着していることを特徴としている。また、前記支持部材３０は、前記ベローズの接触箇所に前記他端側を挿入可能な凹部が設けられていることを特徴としている。【選択図】図１
2013156196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感圧素子と、
前記感圧素子が固定されている支持部材と、
一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されているベローズと、
を備え、
前記他端側が接着剤を用いて前記支持部材と接着していることを特徴とする圧力センサー。
【請求項２】
請求項１において、
前記支持部材は、
前記ベローズの接触箇所に前記他端側を挿入可能な凹部が設けられていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項３】
感圧素子と、
前記感圧素子が固定されている支持部材と、
一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されている第１ベローズと、
一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されている第２ベローズと、
を備え、
前記第１ベローズ及び第２ベローズは、夫々
前記他端から前記支持部材に向けて突出した突部が設けられ、
両端に前記突部の挿入部を備えている連結部材に前記突部が夫々挿入され、
前記第１ベローズ及び前記第２ベローズは、前記ベローズの変位方向に沿って、同軸上に配置されていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項４】
感圧素子と、
前記感圧素子が固定されている支持部材と、
一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されている第１ベローズと、
一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されている第２ベローズと、
前記第１ベローズ及び前記第２ベローズは、夫々、
底部から前記開口部に向けて突出した突部が設けられ、
両端に前記突部の挿入部を備えている連結部材に前記突部が夫々挿入され、
前記第１ベローズ及び前記第２ベローズは、前記ベローズの変位方向に沿って、同軸上に配置されていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項において、
前記感圧素子を駆動する回路と、
を備えていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の圧力センサーを備えていることを特徴とする圧力計。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の圧力センサーを備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベローズを用いた圧力センサーに関し、特に耐湿性に優れた圧力センサーの構造に関する。
【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子を力検出素子として使用した圧力センサーが知られている。圧電振動子は、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、検出軸の方向に圧力が加わると、圧電振動子の共振周波数が変化し、共振周波数の変化から圧力を検出する。
【０００３】
図９は従来の圧力センサーの説明図であり、（ａ）は構成概略図、（ｂ）は一対のベローズを拡大した側面の断面図、（ｃ）はベローズと支持部材の接着状態を表す側面の断面図を示している。図９（ａ）に示すように、従来の圧力センサー１００は、ケーシング１０２内に感圧素子１０３と、力伝達手段となるカンチレバー１０４と第１ベローズ１０５と第２ベローズ１０６を備え、ケーシング１０２内を気密に保持している。圧力センサー１００は、ケーシング１０２の側壁に対向するように形成した２つの圧力導入口１０７ａ，１０７ｂに、それぞれ第１ベローズ１０５および第２ベローズ１０６の開放口を固定している。そして第１ベローズ１０５および第２ベローズ１０６の受圧部１０５ａ，１０６ａの間に、カンチレバー１０４の可撓部１０４ａの受圧面１０４ｃ，１０４ｄを固定させている。一方、カンチレバー１０４の可撓部１０４ａと支点１０８を介して形成された固定部１０４ｂは、ケーシング１０２に固定し、可撓部１０４ａと固定部１０４ｂの間に感圧素子１０３を接着固定させている。
【０００４】
上記構成による圧力センサー１００は、まず圧力導入口１０７ａ，１０７ｂよりベローズに圧力が夫々加わると、該ベローズの受圧部の有効面積に応じた力がカンチレバー１０４の可撓部１０４ａの受圧面１０４ｃ，１０４ｄにかかる。そして、圧力の差圧に相当する力が支点１０８を介して感圧素子１０３に圧縮力もしくは引張力として加わり、この力に応じて感圧素子１０３の共振周波数が変化する。この変化を検出することにより圧力を測定している。
【０００５】
特許文献１、２には、前述のベローズと、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。
また特許文献３は、圧力計のケース内に前述の圧力センサーを設けている。圧力計は、２つの検出部が接続されており、一方をケースの先端部に、他方をケースの側面部に設けている。そして、ケースを流体中に配置して、一方の検出部を静圧と動圧が印加させるように流体中の流れ方向とほぼ同方向に向けている。また他方の検出部を静圧のみが印加されるように流れ方向とほぼ直交した方向へ向けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−２２８５３４号公報
【特許文献２】特開昭５６−１１９５１９号公報
【特許文献３】特開平６−６６６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
差圧構造の圧力センサーは、圧力の受圧感度を上げるために、２つのベローズの受圧部側を対向させて同軸線上に配置させている。このため、従来の圧力センサーは、図９（ｂ）に示すように、２つのベローズの受圧部端面の中心にそれぞれ凸状の突起１１０，１１２を形成している。この突起１１０，１１２は、先端を閉塞したオス型構造（１１０）と、先端を開放したメス型構造（１１２）からなり、両者を嵌め合わせ可能に構成されている。そして、ケーシング１０２にベローズ（１０５，１０６）を固定する場合、まず、オス型構造の第１ベローズ１０５の突起１１０と受圧部１０５ａに、エポキシ樹脂系の接着剤１１４を塗布する。ついで、図９（ｃ）に示すように、カンチレバー１０４の受圧面に形成された貫通孔１１６にオス型構造の第１ベローズ１０５を挿入する。さらに、受圧部１０６ａに前記接着剤１１４を塗布したメス型構造の第２ベローズ１０６を貫通孔１１６に挿入して、貫通孔１１６内でオス型構造の第１ベローズ１０５とメス型構造の第２ベローズ１０６を嵌め合わせて接着している。その後、貫通孔１１６と直交する接着剤の充填用孔１１８から前記接着剤１１４を充填して、貫通孔１１４とベローズ（１０５，１０６）の隙間に接着剤１１４を充填して接着し固定させている。
【０００８】
前述のように水圧計、気圧計、差圧計などの圧力センサーのベローズには大気、水などが導入される。特に液圧センサーの場合は、水蒸気を含んだ空気や水分等がメス型構造のベローズの筒の内部から浸入することがある。このような環境条件によって、オス型構造とメス型構造のベローズ間のエポキシ系接着剤が湿気を吸湿又は吐湿することにより、膨張又は収縮することになる。
【０００９】
その結果、接着剤が膨張又は収縮することによって、接着剤の体積に変動が生じてしまい、ベローズとカンチレバーの接続部（固定部）に局所的な内部応力が発生する。このように環境条件に応じて応力変化が起きてしまい、圧力センサーの受圧感度に悪影響を及ぼすことになる。その結果として、感圧素子である振動子の共振周波数が、圧力以外の要因で変動してしまい、測定値の誤差が生じてしまうという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであって、環境条件の変化によって、受圧感度が変動しない高精度で、信頼性の高い、特に耐湿性の高い圧力センサーを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記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］感圧素子と、前記感圧素子が固定されている支持部材と、一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されているベローズと、を備え、前記他端側が接着剤を用いて前記支持部材と接着していることを特徴とする圧力センサー。
上記構成により、ベローズの受圧部側が袋穴状に閉塞させているため、ベローズと支持部材の間の接着剤は容器内で気密に保持されて、ベローズの軸孔から内部に導入された空気等に触れることがない。従って、大気等の湿度によって接着剤の膨張又は伸縮が起こらず、感圧素子の受圧感度が変動することがなく、高精度で、耐湿性の高い圧力センサーを実現することができる。
【００１２】
［適用例２］適用例１において、前記支持部材は、前記ベローズの接触箇所に前記他端側を挿入可能な凹部が設けられていることを特徴とする圧力センサー。
上記構成により、ベローズの受圧部と支持部材の接着箇所の位置決めを容易かつ、正確に行うことができ、高精度の圧力センサーを実現することができる。
【００１３】
［適用例３］感圧素子と、前記感圧素子が固定されている支持部材と、一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されている第１ベローズと、一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されている第２ベローズと、を備え、前記第１ベローズ及び第２ベローズは、夫々前記他端から前記支持部材に向けて突出した突部が設けられ、両端に前記突部の挿入部を備えている連結部材に前記突部が夫々挿入され、前記第１ベローズ及び前記第２ベローズは、前記ベローズの変位方向に沿って、同軸上に配置されていることを特徴とする圧力センサー。
上記構成により、ベローズの受圧部と支持部材の接着箇所の位置決めを容易かつ、正確に行うことができる。また、ベローズの変位方向に沿って、連結部材で第１ベローズ及び第２ベローズの軸芯を同軸上に配置することができ、適用例１の構成よりもさらに高精度の圧力センサーを実現することができる。
【００１４】
［適用例４］感圧素子と、前記感圧素子が固定されている支持部材と、一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されている第１ベローズと、一端に開口部が設けられ、他端が閉塞されている第２ベローズと、前記第１ベローズ及び前記第２ベローズは、夫々、底部から前記開口部に向けて突出した突部が設けられ、両端に前記突部の挿入部を備えている連結部材に前記突部が夫々挿入され、前記第１ベローズ及び前記第２ベローズは、前記ベローズの変位方向に沿って、同軸上に配置されていることを特徴とする圧力センサー。
上記構成により、ベローズの受圧部と支持部材の接着箇所の位置決めを容易かつ、正確に行うことができる。また、ベローズの変位方向に沿って、連結部材で第１ベローズ及び第２ベローズの軸芯を同軸上に配置することができ、適用例１の構成よりもさらに高精度の圧力センサーを実現することができる。
【００１５】
［適用例５］適用例１乃至４の何れか一例において、前記感圧素子を駆動する回路と、を備えていることを特徴とする圧力センサー。
上記構成により、固有の共振周波数により振動する圧力センサーを得ることができる。
【００１６】
［適用例６］適用例１乃至５の何れか一例に記載の圧力センサーを備えていることを特徴とする圧力計。
上記構成により、大気等の湿度によって接着剤の膨張又は伸縮が起こらず、感圧素子の受圧感度が変動することがなく、高精度で、耐湿性の高い圧力センサーを備えた圧力計を実現することができる。
【００１７】
［適用例７］適用例１乃至５の何れか一例に記載の圧力センサーを備えていることを特徴とする電子機器。
上記構成により、大気等の湿度によって接着剤の膨張又は伸縮が起こらず、感圧素子の受圧感度が変動することがなく、高精度で、耐湿性の高い圧力センサーを備えた電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の圧力センサーの説明図であり、（ａ）は構成概略図、（ｂ）はベローズと支持部材の一部を拡大した側面図を示している。
【図２】圧力センサーの湿度と発振周波数の変化率（Δｆ）の関係を示すグラフである。
【図３】第２実施形態の圧力センサーの説明図であり、（ａ）は構成概略図、（ｂ）はベローズと支持部材の一部を拡大した側面の断面図を示している。
【図４】第３実施形態の圧力センサーの説明図であり、（ａ）は構成概略図、（ｂ）はベローズと支持部材の一部を拡大した側面の断面図を示している。
【図５】第４実施形態の圧力センサーの説明図であり、（ａ）はベローズと支持部材の接着部分の構成概略図、（ｂ）はベローズと支持部材の一部を拡大した側面の断面図を示している。
【図６】第５実施形態の圧力センサーの説明図であり、（ａ）はベローズと支持部材の接着部分の構成概略図、（ｂ）はベローズと支持部材の一部を拡大した側面の断面図を示している。
【図７】第６実施形態の圧力センサーの構成概略図である。
【図８】第７実施形態の圧力センサーの構成概略図である。
【図９】従来の圧力センサーの説明図であり、（ａ）は構成概略図、（ｂ）は一対のベローズを拡大した側面の断面図、（ｃ）はベローズと支持部材の接着状態を表す側面の断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の圧力センサーの実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
図１は第１実施形態の圧力センサーの説明図であり、（ａ）は構成概略図、（ｂ）はベローズと支持部材３０の一部を拡大した側面図を示している。図示のように、本発明の圧力センサー１０は、壁面に圧力の導入口（第１導入口２２、第２導入口２４）を形成した容器２０と、前記導入口に接続する軸穴と、前記圧力の受圧部を備えた円筒型のベローズと、前記受圧部を支持する支持部材３０と、前記受圧部と前記支持部材３０を接着する接着剤７０と、感圧部４６の両端に第１基部４２と第２基部４４が配置され、前記第１基部４２が前記容器２０に固定され、前記第２基部４４が前記支持部材３０に固定された感圧素子４０と、を主な基本構成としている。
【００２０】
容器２０は、内部に後述するベローズ、支持部材３０、感圧素子を収容可能なケーシングである。容器２０には対向する壁面に一対の圧力の導入口（第１導入口２２、第２導入口２４）が形成されている。容器２０は、内部空間を真空又は不活性な雰囲気など気密に保持されている。容器２０は、材質に一例として、熱膨張係数の小さいステンレス等を用いることができる。
【００２１】
第１実施形態の支持部材３０は、図示のようにカンチレバーである。カンチレバーは、固定部３２と可撓部３４を、くびれ部３６を介して接続させている。固定部３２は断面Ｌ字型の基部であって、一端を可撓部３４と接続させて、他端を容器２０に固定している。本実施例では、一例として他端を容器２０の壁面に固定している。可撓部３４は、中央付近で固定部３２と接続した支持片である。可撓部３４と固定部３２との接続箇所には、支点となる薄肉のくびれ部３６を形成させている。可撓部３４は、くびれ部３６を支点として揺動可能に構成している。また可撓部３４には、後述する第１ベローズ５０および第２ベローズ６０の受圧部５２，６２と接触する第１受圧面３５ａ、第２受圧面３５ｂを備えている。支持部材３０の材質は、一例としてステンレス、リン青銅等を用いることができる。
【００２２】
ベローズは、円筒状の部材であり、一端に開口部となる軸穴を形成し、他端に圧力の受圧部が形成されている。ベローズは、軸穴から受圧部に向けて袋穴状に形成して、受圧部側を閉塞し、受圧部の内側と外側を隔離した構成である。第１実施形態のベローズは、第１ベローズ５０および第２ベローズ６０からなり、一端に圧力の導入口と接続する軸穴５１、６１を備え、他端に軸穴５１、６１から導入された大気圧または水圧などの圧力を受ける受圧部５２、６２が形成されている。第１ベローズ５０の軸穴５１は、容器２０の第１導入口２２に固定している。第１ベローズ５０の受圧部５２の外壁は、可撓部３４の第１受圧面３５ａに接着固定している。また第２ベローズ６０の受圧部６２の外壁は、可撓部３４の第２受圧面３５ｂに接着固定している。またベローズの材質は、一例としてニッケル、リン青銅を用いることができる。
支持部材３０の受圧面（第１受圧面３５ａ，第２受圧面３５ｂ）とベローズの受圧部５２、６２を接着する接着剤７０は、エポキシ樹脂を含む接着剤を用いている。
【００２３】
第１実施形態の感圧素子４０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として形成されたものである。感圧素子４０は、支持部材３０の固定部３２と可撓部３４のそれぞれに感圧素子４０の第１基部４２及び第２基部４４を接続して支持されている。このとき、感圧素子４０は力の検出方向を検出軸として設定しており、感圧素子４０の第１基部４２及び第２基部４４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４０は容器２０に取り付けられた図示しない駆動回路と電気的に接続され、発振回路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４０は支持部材３０からの伸長（引張り）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。
【００２４】
感圧素子４０の感圧部４６としての振動部は、双音叉型圧電振動子（２本の振動ビームで構成されている）の場合を用いて説明しているが、振動部は、一以上の振動ビームで構成されていてもよい。すなわち、圧電振動子として、シングルビーム型や３本音叉型の振動子なども用いることができる。
【００２５】
また、感圧素子４０の感圧部４６としての振動部は、振動ビームで構成される振動子に限らず、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、厚みすべり振動子、ＳＡＷ共振子などが使用可能である。
【００２６】
振動部に厚みすべりモードを主振動とするＡＴカット水晶振動子を採用すれば、周波数温度特性が３次曲線となり、上に凸の２次曲線となる音叉型振動子に比べて、周波数温度特性に優れた圧力センサーを実現することができる。
【００２７】
また振動部にＳＡＷ共振子を用いる場合、水晶等の圧電基板の一方の主面のみに励振電極となる櫛形電極、所謂ＩＤＴ（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：すだれ状トランスデューサー）を形成すればよいので、製造上低コスト化が期待できる。
【００２８】
上記構成による圧力センサー１０は、図１（ｂ）に示すように、第１ベローズ５０及び第２ベローズ６０の袋穴状に閉塞した受圧部５２，６２の外壁に接着剤７０を塗布して、支持部材３０の第１受圧面３５ａ及び第２受圧面３５ｂに接着させている。
【００２９】
第１実施形態の圧力センサー１０は、２つの圧力の導入口から第１ベローズ５０及び第２ベローズ６０に圧力が加わると、ベローズの有効面積に応じた力が支持部材３０の両主面に作用する。そして差圧に相当する力がくびれ部３６を支点として感圧素子４０に圧縮力又は引張力として加わる。この力に応じて感圧素子４０の共振周波数が変化する。この共振周波数の変化に基づいて圧力を測定することができる。なお、第１ベローズ５０又は第２ベローズ６０のいずれか一方を閉塞して、内圧を所定の値に保持した場合、絶対圧を測定することができる。第１実施形態の圧力センサー１０は、容器２０の密閉空間が真空又は不活性な雰囲気に雰囲気など気密に保持されており、ベローズが軸穴から受圧部に向けて袋穴状に閉塞させている。このため、接着剤が軸穴から導入された大気等に触れることがない。
【００３０】
図２は圧力センサーの湿度と発振周波数の変化率（Δｆ）の関係を示すグラフである。同グラフの横軸は時間（ｈ）を示し、縦軸は発振周波数の変化率（Δｆ）を示している。また、○，△，□プロットは本実施形態の圧力センサー１０（３品）であり、●，▲，■プロットは図９に示す従来の圧力センサー（３品）である。まず、常温（約２５℃）・常湿の環境下、時間Ａまで圧力センサーの発振周波数の変化率を安定化させる。そして、時間Ａの経過後、除湿すると、本実施形態の圧力センサー１０は、発振周波数の変化率Δｆが０のまま変化していない。これは、ベローズと支持部材の間の接着剤が湿度の影響を受けないためである。これに対し、従来の圧力センサーは、ベローズの突起の接着剤の吐湿によって収縮して、ベローズと支持部材の接続部に局所的な内部応力が発生し、発振周波数の変化率が±のいずれにも変化している。そして、一旦、常湿に戻すと発振周波数の変化率は再び一定となり（時間Ｂ）、加湿すると本実施形態の圧力センサー１０の発振周波数の変化率は一定のまま変化していない。これに対し、従来の圧力センサーは、ベローズの突起の接着剤の吸湿によって膨張して、ベローズと支持部材の接続部に局所的な内部応力が発生する。この場合、先の除湿と発振周波数の変化率が逆転した±に変化している。
【００３１】
このような本発明の圧力センサーによれば、ベローズの受圧部側が袋穴状に閉塞させているため、ベローズと支持部材の間の接着剤は容器内で気密に保持されて、ベローズの軸孔から内部に導入された空気等に触れることがない。従って、大気等の湿度によって接着剤の膨張又は伸縮が起こらず、感圧素子の受圧感度が変動することがなく、高精度で、耐湿性の高い圧力センサーを実現することができる。
【００３２】
図３は第２実施形態の圧力センサーの説明図であり、（ａ）は構成概略図、（ｂ）はベローズと支持部材の一部を拡大した側面の断面図を示している。第２実施形態の圧力センサー１０Ａは、支持部材３０Ａにベローズの受圧部５２，６２を挿入して嵌合する凹部８０ａ，８０ｂが形成されている。その他の構成は第１実施形態の圧力センサー１０と同一の構成である。支持部材３０Ａは、ベローズの受圧部５２，６２と接着する一方又は／及び他方の主面に凹部８０ａ，８０ｂが形成されている。具体的に第２実施形態の圧力センサー１０Ａは、支持部材３０Ａの一方の主面及び他方の主面の凹部８０ａ，８０ｂに、第１及び第２ベローズ５０，６０の受圧部５２，６２を挿入して嵌合した時に、ベローズの変位方向に沿って、第１ベローズ５０及び第２ベローズ６０が同軸上に配置されるように形成されている。なお、第１ベローズ５０及び第２ベローズ６０は、第１実施形態のベローズと同様に、軸穴５１，６１から受圧部５２，６２に向けて突出した袋穴状に形成して受圧部側を閉塞するように構成している。上記構成による第２実施形態の圧力センサー１０Ａは、第１ベローズ５０及び第２ベローズ６０の受圧部５２，６２の支持部材３０Ａとの接着面に接着剤７０を塗布する。そして、支持部材３０Ａの一方及び他方の主面の凹部８０ａ，８０ｂに第１ベローズ５０及び第２ベローズ６０の受圧部５２，６２を挿入して軸線上に固定する。
【００３３】
このような第２実施形態の圧力センサーによれば、ベローズと支持部材の間の接着剤が軸穴から導入された大気に触れることがなく、湿度の影響によって感圧素子の受圧感度が変動することがない。従って、高精度で、耐湿性の高い圧力センサーを実現することができる。また、凹部により、支持部材に接着させるベローズの受圧部の位置決めを容易、かつ正確に行うことができ、高精度の圧力センサーを実現することができる。
【００３４】
図４は第３実施形態の圧力センサーの説明図であり、（ａ）は構成概略図、（ｂ）はベローズと支持部材の一部を拡大した側面の断面図を示している。第３実施形態の圧力センサー１０Ｂは、ベローズの受圧部に突起８２ａ，８２ｂを形成し、受圧部と接触する支持部材３０Ｂの接続箇所に、前記突起８２ａ，８２ｂを挿入して嵌合する凹部８４ａ，８４ｂが形成されている。その他の構成は第１実施形態の圧力センサー１０と同一の構成である。ベローズの受圧部の突起８２ａ，８２ｂは、軸穴から支持部材３０Ｂに向けて突出した凸状に形成されている。支持部材３０Ｂの凹部８４ａ，８４ｂは、ベローズの受圧部が接触する箇所に、主面側から厚み方向に凹状に形成されている。具体的に第２実施形態の圧力センサー１０Ｂは、支持部材３０Ｂの一方の主面及び他方の主面の凹部８４ａ，８４ｂに、第１ベローズ５０Ｂ及び第２ベローズ６０Ｂの突起８２ａ，８２ｂを挿入して嵌合した時に、ベローズの変位方向に沿って、第１ベローズ５０Ｂ及び第２ベローズ６０Ｂが同軸上に配置されるように形成されている。第１ベローズ５０Ｂ及び第２ベローズ６０Ｂは、受圧部から支持部材３０Ｂとの接触面側に突起８２ａ，８２ｂを形成しているが、この突起８２ａ，８２ｂは、第１実施形態のベローズと同様に、軸穴から受圧部に向けて突出した袋穴状に形成して受圧部側を閉塞するように構成している。上記構成による第３実施形態の圧力センサー１０Ｂは、第１ベローズ５０及び第２ベローズ６０の突起８２ａ，８２ｂに接着剤７０を塗布する。そして、支持部材３０Ｂの一方及び他方の主面の凹部８４ａ，８４ｂに第１ベローズ５０及び第２ベローズ６０の突起８２ａ，８２ｂを挿入して軸線上に固定する。
【００３５】
このような第３実施形態の圧力センサーによれば、ベローズと支持部材の間の接着剤が軸穴から導入された大気に触れることがなく、湿度の影響によって感圧素子の受圧感度が変動することがなく、高精度で、耐湿性の高い圧力センサーを実現することができる。また、凹部により、支持部材に接着させるベローズの受圧部の位置決めを容易、かつ正確に行うことができ、高精度の圧力センサーを実現することができる。
【００３６】
図５は第４実施形態の圧力センサーの説明図であり、（ａ）はベローズと支持部材の接着部分の構成概略図、（ｂ）はベローズと支持部材の一部を拡大した側面の断面図を示している。第４実施形態の圧力センサー１０Ｃのベローズは、第３実施形態の第１ベローズ５０Ｂ及び第２ベローズ６０Ｂと同様に、受圧部５２Ｃ，６２Ｃと支持部材３０Ｃの接触箇所に突起８６ａ，８６ｂを形成しているが、この突起８６ａ，８６ｂは、第１実施形態のベローズと同様に、軸穴５１，６１から受圧部５２Ｃ，６２Ｃに向けて突出した袋穴状に形成して受圧部側を閉塞するように構成している。そして、第１ベローズ５０Ｃ及び第２ベローズ６０Ｃの突起８６ａ，８６ｂを挿入可能な挿入部８８ａ，８８ｂを備えた円筒状の連結部材８８を用いている。連結部材８８は、挿入部８８ａ，８８ｂをベローズの突起８６ａ，８６ｂの直径よりも僅かに大きい直径に設定して、両端の開口（挿入部８８ａ，８８ｂ）から突起８６ａ，８６ｂを挿入可能なパイプである。また、支持部材３０Ｃには、ベローズの受圧部５２Ｃ，６２Ｃと接触する箇所に連結部材８８を挿入可能な貫通孔９０が形成されている。上記構成による第４実施形態の圧力センサー１０Ｃは、支持部材３０Ｃの貫通孔９０に連結部材８８を挿入する。そして、第１ベローズ５０Ｃ及び第２ベローズ６０Ｃの受圧部５２Ｃ，６２Ｃの外壁に接着剤７０を塗布する。第１ベローズ５０Ｃ及び第２ベローズ６０Ｃの突起８６ａ，８６ｂを、支持部材３０Ｃの一方の主面及び他方の主面の貫通孔９０へ夫々挿入して、ベローズの変位方向に沿って、同軸上に固定する。
【００３７】
このような第４実施形態の圧力センサーによれば、ベローズと支持部材の間の接着剤が軸穴から導入された大気に触れることがなく、湿度の影響によって感圧素子の受圧感度が変動することがなく、高精度で、耐湿性の高い圧力センサーを実現することができる。また、連結部材により、支持部材に接着させるベローズの受圧部の位置決めを容易、かつ正確に行うことができ、高精度の圧力センサーを実現することができる。
【００３８】
図６は第５実施形態の圧力センサーの説明図であり、（ａ）はベローズと支持部材の接着部分の構成概略図、（ｂ）は一対のベローズの一部を拡大した側面の断面図を示している。第５実施形態の圧力センサー１０Ｄのベローズは、受圧部５２Ｄ，６２Ｄと支持部材３０Ｄの接触箇所に凹部９２ａ，９２ｂを形成している。凹部９２ａ，９２ｂは受圧部５２Ｄ，６２Ｄから軸穴５１，６１に向けて突出した袋穴状（軸穴側から見れば底部となる受圧部から開口部となる軸穴に向けて突出した突部）に形成して受圧部５２Ｄ，６２Ｄ側を閉塞するように構成している。そして、第１ベローズ５０Ｄ及び第２ベローズ６０Ｄの凹部９２ａ，９２ｂに挿入可能な円柱状の連結部材８８Ａを用いている。連結部材８８Ａは、両端をベローズの凹部９２ａ，９２ｂの直径よりも僅かに小さい直径に設定して、両端を凹部９２ａ，９２ｂに挿入可能な部材である。なお、連結部材８８Ａは両端を凹部９２ａ，９２ｂに挿入可能であれば、両端を開口した円柱状のパイプでも良い。また、支持部材３０Ｄには、ベローズの受圧部５２Ｄ，６２Ｄと接触する箇所に連結部材８８Ａを挿入可能な貫通孔９０Ａが形成されている。そして支持部材３０Ｄの厚みは、連結部材８８Ｄ（長辺方向の長さ）よりも短くして、貫通孔９０Ａの開口から連結部材８８Ａの端部が突出するように設定している。上記構成による第５実施形態の圧力センサー１０Ｄは、支持部材３０Ｄの貫通孔に連結部材を挿入する。そして、第１ベローズ５０Ｄ及び第２ベローズ６０Ｄの受圧部５２Ｄ，６２Ｄの外表面（凹部９２ａ，９２ｂを含む）に接着剤を塗布する。第１ベローズ５０Ｄ及び第２ベローズ６０Ｄの凹部９２ａ，９２ｂを、連結部材８８Ａの両端に挿入すると共に、受圧部５２Ｄ，６２Ｄを支持部材３０Ｄの一方の主面及び他方の主面に接着して、ベローズの変位方向に沿って、同軸上に固定する。
【００３９】
このような第５実施形態の圧力センサーによれば、ベローズと支持部材の間の接着剤が軸穴から導入された大気に触れることがなく、湿度の影響によって感圧素子の受圧感度が変動することがなく、高精度で、耐湿性の高い圧力センサーを実現することができる。また、連結部材により、支持部材に接着させるベローズの受圧部の位置決めを容易、かつ正確に行うことができ、高精度の圧力センサーを実現することができる。
【００４０】
図７は第６実施形態の圧力センサーの構成概略図である。第６実施形態の圧力センサー１０Ｅは、容器２０Ｅに形成された１つの圧力の導入口９３にベローズ９４の軸穴９５を取付けたセンサーである。その他の構成は第１実施形態の圧力センサー１０と同一の構成である。図示のように第６実施形態の圧力センサー１０Ｅは、第１実施形態のベローズと同様に、軸穴９５から受圧部９６に向けて袋穴状に受圧部側を閉塞したベローズ９４を支持部材３０の一方の主面に接着させている。このような構成の第６実施形態の圧力センサー１０Ｅは、容器２０内を真空又は不活性な雰囲気中で作動させて絶対圧を測定することができる。またベローズ９４と支持部材３０の間の接着剤が軸穴９５から導入された大気に触れることがなく、湿度の影響によって感圧素子４０の受圧感度が変動することがなく、高精度で、耐湿性の高い圧力センサーを実現することができる。
なお、第６実施形態の圧力センサー１０Ｅは、第２〜第３実施形態のベローズの突起と支持部材の凹部を適用する構成としても良い。
【００４１】
図８は第７実施形態の圧力センサーの構成概略図である。前述の支持部材３０は、カンチレバーの構成で説明しているが、この他にも、図８に示すような仕切り板の構成であってもよい。第７実施形態の圧力センサー１０Ｆは、円筒形の外壁面２０４と、外壁面２０４の内側に配置される円筒形の内壁面により形成されたケース２０２が全体の外形を形成しており、その内壁面が円筒の長手方向に伸縮自在なベローズ２０６となっている。また外壁面２０４とベローズ２０６との間には内部空間２２２が形成されており、真空又は不活性な雰囲気となっている。
【００４２】
ベローズ２０６は長手方向（伸縮方向）の中央で仕切り板２１２により仕切られ、ベローズ２０６は、第１のベローズ２０８、第２のベローズ２１０と、に分割される。第１のベローズ２０８、第２のベローズ２１０は、受圧部を接着剤を介して仕切り板２１２の接着箇所に接着させている。そして、ケース２０２の両端部には圧力導入口２１４、２１６がそれぞれ形成され、圧力導入口２１４は第１のベローズ２０８に接続され、圧力導入口２１６は第２のベローズ２１０に接続される。
【００４３】
これにより、ケース２０２内には、圧力導入口２１４を開口部とし、第１のベローズ２０８、仕切り板２１２の一方の主面を内壁とする圧力導入空間２１８と、圧力導入口２１６を開口部とし、第２のベローズ２１０、仕切り板２１２の他方の主面を内壁とする圧力導入空間２２０と、が形成される。上記構成において、圧力導入空間２１８、２２０に圧力が印加された場合、仕切り板２１２は圧力の低い圧力導入空間側に変位することになる。
【００４４】
一方、外壁面２０４とベローズ２０６との間の内部空間２２２には、圧電振動子２２４が配置されている。圧電振動子２２４は、第２のベローズ２１０に対向する位置に配置され、その長手方向が仕切り板２１２の変位方向と平行となるように向けられる。また、圧電振動子２２４の長手方向が圧電振動子２２４の力の検出軸となっている。そして、圧電振動子２２４の長手方向の一端は仕切り板２１２に接続され、他端がケース２０２に接続される。圧電振動子２２４は、例えば水晶基板に電極を形成した構成を備えている。一方、ケース２０２の外壁面２０４に形成した隙間２０４ａには、圧電振動子２２４の電極と電気的に接続し、圧電振動子２２４を発振させる駆動回路２２８が設けられている。よって圧電振動子２２４は駆動回路２２８から交流電圧が印加されると所定の共振周波数で発振する。
【００４５】
また圧電振動子２２４の第２のベローズ２１０を挟んだ反対側には圧電振動子２２４と同一材料で形成された圧電補強板２２６が配置されている。圧電補強板２２６は圧電振動子２２４と平行な方向に長手方向を有し、長手方向の一端が仕切り板２１２に接続され、他端がケース２０２の第２のベローズ２１０側に接続される。
【００４６】
さらに、仕切り板２１２の端面とケース２０２と外壁面２０４との間は補強用板バネ２３０が連結されており、圧力センサー２００の仕切り板２１２の変位方向以外からの衝撃に対する耐久性を高めることができる。
【００４７】
上記構成により、圧電振動子２２４は仕切り板２１２が第１のベローズ２０８側に変位した場合は引張応力を受け、第２のベローズ２１０側に変位した場合は圧縮応力を受ける。
なお、第７実施形態の圧力センサーは、第２〜第５実施形態のベローズ、連結部材を適用する構成としても良い。
【００４８】
このような本実施形態の圧力センサーは、例えば、圧力計として利用することができる。
また、電子機器としては、例えば、一般工業用計測機器、電子血圧計、高度・気圧・水深計測機能付き電子機器、携帯機器、自動車などが挙げられる。
【符号の説明】
【００４９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ………圧力センサー、２０，２０Ｅ………容器、２２………第１導入口、２４………第２導入口、３０，３０Ａ………支持部材、３２………固定部、３４………可撓部、３５ａ………第１受圧面、３５ｂ………第２受圧面、３６………くびれ部、４０………感圧素子、４２………第１基部、４４………第２基部、４６………感圧部、５０………第１ベローズ、５１………軸穴、５２………受圧部、６０………第２ベローズ、６１………軸穴、６２………受圧部、７０………接着剤、８０ａ，８０ｂ………凹部、８２ａ，８２ｂ………突起、８４ａ，８４ｂ………凹部、８６ａ，８６ｂ………突起、８８，８８Ａ………連結部材、９０，９０Ａ………貫通孔、９２ａ，９２ｂ………凹部、９３………導入口、９４………ベローズ、９５………軸穴、９６………受圧部、１００………圧力センサー、１０２………ケーシング、１０３………感圧素子、１０４………カンチレバー、１０４ａ………可撓部、１０４ｂ………固定部、１０５………第１ベローズ、１０５ａ………受圧部、１０６………第２ベローズ、１０６ａ………受圧部、１０７ａ，１０７ｂ………圧力導入口、１０８………支点、１１０，１１２………突起、１１４………接着剤、１１６………貫通孔、１１８………充填用孔、２００………圧力センサー、２０２………ケース、２０４………外壁面、２０４ａ………隙間、２０６………ベローズ、２０８………第１のベローズ、２１０………第２のベローズ、２１２………仕切り板、２１４………圧力導入口、２１６………圧力導入口、２１８………圧力導入空間、２２０………圧力導入空間、２２２………内部空間、２２４………圧電振動子、２２６………圧電補強板、２２８………駆動回路、２３０………補強用板バネ。
【図２】
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【図８】
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【図１】
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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９】
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