[发明专利]压力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及压力传感器，特别是不使用作为受压介质的油的压力传 感器，涉及减少由感压元件的支承部引起的压力检测的误差的技术。

背景技术

以往，公知有水压计、气压计、压力差计等使用压电振动元件作为 感压元件的压力传感器。所述压电振动元件例如在板状的压电基板上形 成电极图案，在力的检测方向上设定检测轴，当在所述检测轴的方向施 加压力时，所述压电振子的谐振频率变化，根据所述谐振频率的变化来 检测压力。在专利文献1～3中，公开了使用压电振动元件作为感压元件 的压力传感器。通过压力导入口对波纹管施加压力时，与所述波纹管的 有效面积对应的力经由以枢轴(挠曲铰链)为支点的力传递单元，以压 缩力或拉伸力的形式将力F施加到压电振动元件上。在所述压电振子中 产生与所述力F对应的应力，通过所述应力使谐振频率变化。所述压力 传感器通过检测在压电振子上产生的谐振频率的变化来测定压力。

下面，使用专利文献1等中公开的例子说明现有的压力传感器。图 8是示出现有的压力传感器的结构的示意图。

图8(a)所示的现有的压力传感器501具有：具有对置配置的第1 和第2压力输入口502、503的框体504；和框体504内部的力传递部件 505，以夹持力传递部件505的一端的方式连接第1波纹管506和第2波 纹管507。而且，第1波纹管506的另一端与第1压力输入口502连接， 导入测定对象压力，第2波纹管507的另一端与第2压力输入口503连 接，导入大气压。进而，在力传递部件505的另一端和基板508的不是 枢轴(支点)侧的端部之间配置有双音叉型振子509作为感压元件。

这里，在压力传感器中，在高精度地检测压力的情况下，在检测对 象侧的波纹管内部填充有液体。作为所述液体，一般使用粘性高的硅油 等油，以防止气泡进入波纹管的内部或内部的波纹部分或者积存。

这样，在第1波纹管506内部填充具有粘性的油510，并构成为在 压力测定的对象为液体的情况下，通过在第1压力输入口502上开设的 开口部511使液体与油510接触并相对。另外，开口部511的开口直径 被设定为不会使油510泄漏到外部。

在这种结构的压力传感器501中，在通过作为压力测定对象的液体 对填充在第1波纹管506内部的油510施加压力F时，压力F经由第1 波纹管506施加到力传递部件505的一端。另一方面，在第2波纹管507 上施加大气压，与大气压相当的力施加在力传递部件505的一端。

其结果，经由力传递部件505的另一端，与通过作为压力测定对象 的液体施加的压力F和大气压之间的压力差相当的力以基板508的枢轴 为支点，作为压缩力或者拉伸力施加到双音叉型振子509上。对双音叉 型振子509施加压缩力或者拉伸力时，在双音叉型振子509上产生应力， 谐振频率根据所述应力的大小而发生变化，所以，通过测定该谐振频率， 能够检测压力F的大小。

另一方面，在专利文献4中提出了如下结构的压力传感器：采用在 所述压力传感器中使用的以枢轴(挠曲铰链)为支点的摆动杆，而不采 用高价的力传递单元(悬臂)。在传感器外壳内，在一条直线上排列2个 波纹管，并在波纹管之间夹入支座，利用支座的动作来检测由于被导入 到各个波纹管中的压力差所引起的压力变动。因此，在第1波纹管的一 端和第2波纹管的一端之间夹入振子粘接用支座，利用第2波纹管的外 周侧，将感压元件的两端分别固定于所述支座和第2波纹管的另一端侧 的外壳壁面上。而且，采用如下结构：在之间夹持第2波纹管的线对称 位置上配置加强板，将该加强板的两端分别固定于所述支座和所述外壳 壁面上。

进而，在专利文献5中，关于专利文献4中公开的所述压力传感器， 为了解决针对来自与波纹管的压力检测轴方向正交的方向的冲击的强度 较弱的课题，提出了如下的压力传感器：在与压力检测轴方向正交的方 向上，使用加强用弹性部件(所谓的弹簧)连接所述支座和外壳。