JP2007057395A

JP2007057395A - 圧力センサ

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Publication number: JP2007057395A
Application number: JP2005243486A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ishii; 修石井
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2007-03-08
Also published as: CN100541156C; US7296473B2; US20070056378A1; CN1920507A

Abstract

【課題】低価格化のために円筒型の成形ベローズを直列状、或いは同心円状に配置した圧力センサの欠点であった軸方向と直交する方向からの衝撃に対する強度低下という不具合を解消することができる圧力センサを提供する。
【解決手段】第１の圧力入力口３ａと第２の圧力入力口４ａとを備えた気密ケース２と、第１の圧力入力口と連通する軸穴を備えた円筒型の第１のベローズ１０と、第２の圧力入力口と連通する軸穴を備え且つ第１のベローズと直列状に配置された円筒型の第２のベローズ１２と、第１及び第２のベローズの各他端同士の間に固定配置される振動素子接着台座１５と、振動素子接着台座によって支持された薄板状の圧電振動素子２０と、を備えた圧力センサにおいて、圧電振動素子は、第２の壁面に一端を固定されると共に他端を振動素子接着台座に固定され、気密ケース内壁と振動素子接着台座との間を補強用弾性部材５０により連結した。
【選択図】図１

Description

本発明は水晶基板等の圧電基板上に電極パターンを形成した圧電振動素子を用いた圧力センサの改良に関し、特に軸方向に圧力を加えることによって共振周波数が変化する圧電振動素子を用いた圧力センサに関する。

従来から、水圧計、気圧計、差圧計等として水晶振動素子を検知素子として使用した圧力センサが知られている。水晶振動素子は、板状の水晶基板上に電極パターンを形成した構成を備え、その軸方向に圧力が加わった際に共振周波数が変化する性質を利用して圧力の変化を検出するようにしたのが圧力センサである。
水晶振動素子を用いた圧力センサにあっては、印加した圧力にほぼ比例（２次曲線）して共振周波数が変化するため、周波数変化量と印加圧力との関係を２次方程式を用いて補正することによって、高精度の圧力測定が可能となる。
しかし、高精度な圧力測定を実現するためには、構造の複雑化、製造コストの増大という問題が生じる。即ち、特許文献１の第４図に開示された従来の圧力センサは、壁面に圧力入力口を備え、且つ内部を真空又は不活性な雰囲気に保持されたケースと、一端開口側を前記ケースの壁面に固定された電着ベローズと、前記ベローズの他端に接続された力伝達部材と、撓みヒンジを介して力伝達部材と連結された振動素子支持部材と、力伝達部材と振動素子支持部材とによって夫々両端部を支持された板状の水晶振動素子とを備えている。振動素子支持部材は基部をケース内壁に固定されると共に、力伝達部材との連結部に撓みヒンジ（ピボット）を備えている。
この従来例にあっては、高精度な測定を実現するために、気体や液体の圧力を機械的な力に変換するためのバネ定数の非常に小さい電着ベローズや、くびれ部の細い撓みヒンジを用いる必要があり、これらの部品コストが高いために製品全体の高コスト化を避けることができなかった。また、ケースの対向する壁面間に２つの電着ベローズを直列に配置したタイプのものが特許文献１の第７図に開示されているが、上記従来例と同様に、バネ定数の非常に小さい電着ベローズやくびれ部の細い撓みヒンジが必要な構造であり、更に高コストとなる。
また、低価格化のために、低価格の成形ベローズや、撓みヒンジをなくした構造の力伝達部材を用いたタイプも提案されているが、このタイプの圧力センサにあっては印加する圧力を増加させてゆくと、水晶振動素子への軸方向の力以外に曲げ応力成分が発生してくるため、直線的な周波数変化（２次方程式）が得られなくなり、３次の係数を含む３次曲線の関係が発生し、周波数変化量と印加圧力との関係を２次方程式により補正する方式では精度が劣化するという欠点があった。
このような不具合を解消するために本出願人は、特願２００４−２０５５６６において、気密ケース内に低価格の二つの円筒型の成形ベローズを直列状、或いは同心円状に配置すると共に、両ベローズの端部間に配置した台座により水晶振動素子を支持した圧力センサを提案した。
しかし、このタイプの圧力センサは、円筒型のベローズの軸方向と直交する方向（Ｘ軸方向）からの衝撃に対する強度が弱いという欠点を有していることが判明している。
特開昭５６−１１９５１９号公報特願２００４−２０５５６６

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、低価格化のために円筒型の成形ベローズを直列状、或いは同心円状に配置した圧力センサの欠点であった軸方向と直交する方向からの衝撃に対する強度低下という不具合を解消することができる圧力センサを提供することを目的としている。

上記課題を達成するため、請求項１の発明は、対向する第１及び第２の壁面に夫々第１の圧力入力口と第２の圧力入力口とを備えた気密ケースと、該第１の壁面に一端を固定されると共に第１の圧力入力口と連通する軸穴を備えた円筒型の第１のベローズと、該第２の壁面に一端を固定されると共に第２の圧力入力口と連通する軸穴を備え且つ第１のベローズと直列状に配置された円筒型の第２のベローズと、該第１及び第２のベローズの各他端同士の間に固定配置される振動素子接着台座と、該振動素子接着台座によって支持された薄板状の圧電振動素子と、該圧電振動素子上の電極パターンと導通した発振回路と、を備えた圧力センサにおいて、前記圧電振動素子は、前記第２の壁面に一端を固定されると共に他端を前記振動素子接着台座に固定され、前記第２のベローズを間に挟んで前記圧電振動素子と対向する位置において、前記第２の壁面と前記振動素子接着台座との間に圧電補強板を固定し、前記気密ケース内壁と前記振動素子接着台座との間を補強用弾性部材により連結したことを特徴とする。
請求項２の発明は、対向する第１及び第２の壁面に夫々第１の圧力入力口と第２の圧力入力口とを備えた気密ケースと、該第１の壁面に一端を固定されると共に第１の圧力入力口と連通する軸穴を備えた円筒型の第１のベローズと、該第２の壁面に一端を固定されると共に第２の圧力入力口と連通する軸穴を備えた円筒型の第２のベローズと、該第１及び第２のベローズの各他端同士の間に固定配置される振動素子接着台座と、該振動素子接着台座によって支持された薄板状の圧電振動素子と、該圧電振動素子上の電極パターンと導通した発振回路と、を備えた圧力センサにおいて、前記第１のベローズは第２のベローズよりも小径であり、且つ第１のベローズの他端は第２のベローズの他端から軸穴内に入り込んだ位置にて前記振動素子接着台座によって第２のベローズの他端との間を固定されており、前記圧電振動素子は、前記第２の壁面により一端を固定されると共に他端を前記振動素子接着台座に固定され、前記第２のベローズを間に挟んで前記圧電振動素子と対向する位置において、前記第２の壁面と前記振動素子接着台座との間に圧電補強板を固定し、前記気密ケース内壁と前記振動素子接着台座との間を補強用弾性部材により連結したことを特徴とする。

請求項３の発明は、対向する第１及び第２の壁面に夫々第１の圧力入力口と第２の圧力入力口を備えると共に該第１及び第２の壁面間を連結する側壁を備えた気密ケースと、外周縁を第１の壁面又は側壁に設けた支持部に固定されることにより、第１の壁面との間、又は第１の壁面及び側壁との間で第１の圧力入力口と連通した第１の気密空間を形成すると共に、側壁と第２の壁面との間で第２の気密空間を形成する平面型の第１のベローズと、前記第２の気密空間内に配置され、該第２の壁面に一端を固定されると共に第２の圧力入力口と連通する軸穴を備え且つ第１のベローズと直列状に配置された円筒型の第２のベローズと、該第１のベローズの中心部と該第２のベローズの他端との間に固定配置される振動素子接着台座と、該振動素子接着台座によって支持された薄板状の圧電振動素子と、該圧電振動素子上の電極パターンと導通した発振回路と、を備えた圧力センサにおいて、前記圧電振動素子は、前記第２の壁面に一端を固定されると共に他端を前記振動素子接着台座に固定され、前記第２のベローズを間に挟んで前記圧電振動素子と対向する位置において、前記第２の壁面と前記振動素子接着台座との間に圧電補強板を固定し、前記気密ケース内壁と前記振動素子接着台座との間を補強用弾性部材により連結したことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３において、前記補強用弾性部材は補強用板バネであり、前記振動素子接着台座の外周に所定の周方向ピッチにて複数個配置されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項において、前記補強用弾性部材を、前記圧電振動素子の配置箇所と対応する振動素子接着台座の周方向位置、及び圧電振動素子と対向する振動素子接着台座の周方向位置に配置したことを特徴とする。

請求項１、２記載の本発明によれば、真空、或いは不活性雰囲気に保持されたケース内に２つの円筒型ベローズを直列、或いは同軸状に配置し、各ベローズの軸穴内に加わる圧力によって発生する各ベローズの軸方向変位力をケース内に配置した圧電振動素子に伝達することによって圧電振動素子の共振周波数を変化させる原理を利用した圧力センサにおいて、高価な電着ベローズや、複雑な支持機構を用いることなく、低価格にて高精度な圧力センサを実現することができる。更に、振動子接着台座と気密ケースの内壁との間に補強用弾性部材を配置することにより、Ｘ軸方向からの衝撃に対する強度を高めておくことができる。
請求項３記載の本発明によれば、一方のベローズを平面型ベローズとすることにより、圧力センサの軸方向長を減縮することを可能にし、更に他方の円筒型ベローズとしても必要最小限の直径寸法を有した小型のものを使用できるので、径方向寸法も減縮できる。更に、振動子接着台座と気密ケースの内壁との間に補強用弾性部材を配置することにより、Ｘ軸方向からの衝撃に対する強度を高めておくことができる。
請求項４の発明によれば、補強用板バネを振動子接着台座の外周に所定の周方向ピッチにて複数配置したので、Ｘ軸方向からの多様な衝撃に対して対応することができる。
請求項５の発明によれば、補強用弾性部材の配置箇所として、圧電振動素子と同じ周方向位置と、圧電振動素子と対向する周方向位置を選定したので、圧電振動素子に対してＸ軸方向から加わる衝撃、振動に対する耐久性を高めることができる。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る圧力センサの構成を示す断面図である。
この圧力センサ１は、内部に真空、又は不活性な雰囲気を備えた気密ケース２と、気密ケース２の対向する第１及び第２の壁面３、４に夫々貫通形成された第１の圧力入力口３ａ及び第２の圧力入力口４ａと、第１の壁面３に一端開口を固定されると共に第１の圧力入力口３ａと連通する軸穴を備えた円筒型の第１のベローズ１０と、第２の壁面４に一端開口を固定されると共に第２の圧力入力口４ａと連通する軸穴を備え且つ第１のベローズ１０と直列状に配置された円筒型の第２のベローズ１１と、第１及び第２のベローズ１０、１１の各他端１０ａ、１１ａ同士の間に固定配置される振動素子接着台座１５と、振動素子接着台座１５によって支持された薄板状の圧電振動素子２０と、第２のベローズ１１を間に挟んで圧電振動素子２０と対向する位置に配置された圧電補強板２１と、圧電振動素子上の電極パターンと導通した発振回路３０と、を備えている。圧電振動素子２０は、第２の壁面４に一端を固定されると共に他端を振動素子接着台座１５に固定されている。圧電補強板２１は、第２の壁面４と振動素子接着台座１５とによって両端部を固定されている。

圧電振動素子２０は、例えば水晶基板に電極を形成した構成を備えている。
振動素子接着台座１５は、両ベローズ１０、１１の他端部１０ａ、１１ａによって挟まれた状態で固定される基部１５ａと、基部１５ａの外周から第２の壁面４へ向けて突出した支持片１５ｂとを備えており、圧電振動素子２０と圧電補強板２１の他端部はいずれも支持片１５ｂに固定されている。
各圧力入力口３ａ、４ａは、各ベローズ１０、１１内部の軸孔と連通する一方で、各ベローズ内の軸孔同士は振動素子接着台座１５の基部１５ａによって非連通状態に保持されている。従って、両圧力入力口３ａ、４ａから入力される圧力Ｐ１、Ｐ２の圧力差によるベローズの伸縮によって振動素子接着台座１５の位置はベローズの軸方向へ進退する。振動素子接着台座１５に一端を固定され他端を第２の壁面４に固定された圧電振動素子２０は、振動素子接着台座１５から伝達される圧力によって軸方向への機械的応力を受けて変形し、固有の共振周波数が変動する。即ち、気密ケース２の適所に気密状態で配置した発振回路２１と、圧電振動素子２０を構成する圧電基板上の励振電極とを接続した状態で、励振電極に通電することによって圧電基板を励振させ、この時の出力周波数に基づいて圧力Ｐ１、或いは圧力Ｐ２を算出する。
本実施形態によれば、圧力Ｐ１が第１の圧力入力口３ａに入力された際に、当該圧力に応じた力が圧電振動素子２０と圧電補強板２１に加わる。圧電補強板２１の存在によって、圧電振動素子２０には長辺方向（水晶振動素子の場合には、Ｙ軸方向）からの力だけが加わることとなり、圧電振動素子本来の圧力−周波数特性が２次曲線を示すこととなる。従って、圧力Ｐ１に応じて圧電振動素子２０の共振周波数は直線的に変化し、高精度な圧力センサを得ることができる。特に、ベローズとして低廉な成形ベローズを使用することができるため、高価格の電着ベローズを使用する必要が無くなる。また、圧電振動素子に長辺方向のみに力を印加するための撓みヒンジ構造を採用する必要がないため、圧電振動素子の支持構造を簡略化できる。

ところで、このような円筒型ベローズを直列に配置した場合には、ベローズの軸方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に衝撃が加わった場合の耐久性に問題があることは上述の通りである。
このような衝撃を緩和して圧電振動素子２０の破損を防止するために本発明では、金属、その他の弾性材料から成る補強用板バネ（補強用弾性部材）５０を、振動素子接着台座１５の適所、この例では基部１５ａの外周と気密ケース２の内壁との間に跨るように、所定の周方向間隔をおいて複数箇所配置した構成を採用している。補強用板バネ５０は、例えば１８０度間隔で２個配置したり、９０度間隔で４個配置する等、任意の個数を配置することができる。
つまり、各補強用板バネ５０は、外側端部を気密ケース内壁に固定されると共に、内側端部を振動素子接着台座１５に固定しているので、振動素子接着用台座１５のＸ軸方向への振動を規制し、外部から加わった同方向からの衝撃を吸収緩和するように作用する。更に補強用板バネ５０は、Ｘ軸方向からの衝撃、振動に対して十分な強度を確保して圧力センサの耐衝撃性、耐振動性を大幅に改善する一方で、補強用板バネ５０はＹ軸方向には強度が低いため、Ｙ軸方向からの圧力に対しては補強用板バネが存在しない場合と同様の高い感度を維持することができる。つまり、補強用板バネ５０は、振動素子接着台座１５にＸ軸方向から加わる衝撃を吸収緩和するため、圧電振動素子２０に対してはＹ軸方向からの力のみが加わることとなり、圧電振動素子本来の圧力−周波数特性が２次曲線を示すこととなる。
なお、複数（例えば、２個、又は４個）の補強用板バネ５０を振動子接着台座の外周に所定のピッチ（１８０度、又は９０度間隔）にて配置したことにより、Ｘ軸方向からの多様な衝撃に対して確実に対応することが可能となる。
特に、補強用板バネ５０の配置箇所として、圧電振動素子２０の配置箇所と対応する振動素子接着台座の周方向位置、及び圧電振動素子２０と対向する振動素子接着台座の周方向位置を選定することによって、Ｘ軸方向からの衝撃、振動に対する圧電振動素子２０の耐久性を一段と高めることが可能となる。

次に、上記第１の実施形態では、ケース内に２個の円筒型ベローズを直列に配置したが、２個の円筒型ベローズの軸方向長を合せた分だけケースが大型化するため、圧力センサの小型化を図る上では不利である。
図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る圧力センサの構成を示す内部構成説明図、及び断面図である。
この圧力センサ１は、内部に真空、又は不活性な雰囲気を備えた気密ケース２と、気密ケース２の対向する第１及び第２の壁面３、４に夫々貫通形成された第１の圧力入力口３ａ及び第２の圧力入力口４ａと、第１の壁面３に一端を固定されると共に第１の圧力入力口３ａと連通する軸穴を備えた円筒型の第１のベローズ１０と、第２の壁面４に一端を固定されると共に第２の圧力入力口４ａと連通する軸穴を備えた円筒型の第２のベローズ１１と、第１及び第２のベローズ１０、１１の各他端１０ａ、１１ａ同士の間に固定配置される振動素子接着台座１５と、振動素子接着台座１５によって支持された薄板状の圧電振動素子２０と、第２のベローズ１１を間に挟んで圧電振動素子２０と対向する位置に配置された圧電補強板２１と、圧電振動素子上の電極パターンと導通した発振回路３０と、を備えている。圧電振動素子２０は、第２の壁面４に一端を固定されると共に他端を振動素子接着台座１５に固定されている。圧電補強板２１は、第２の壁面４と振動素子接着台座１５とによって両端部を固定されている。
第１のベローズ１０は第２のベローズ１１よりも小径であり、第１のベローズ１０の他端１０ａは大径の第２のベローズの他端１１ａから第２のベローズの軸穴内に同軸状に入り込んでいる。
振動素子接着台座１５は、第１のベローズ１０の他端部１０ａに固定される中央板１５Ａと、中央板１５Ａの外周縁から第１の壁面３側へ筒状に延びる筒状部１５Ｂと、筒状部１５Ｂの先端を外側へ向けて折り返した折り返し部１５Ｃと、から構成されている。第２のベローズ１１の他端１１ａは折り返し部１５Ｃの内側面に当接し固定されている。
つまり、振動素子接着台座１５は、径の異なる２つのベローズ１０、１１を同軸状に支持するために、第１のベローズ１１の他端１０ａを支持する中央板１５Ａと、第２のベローズ１１の他端１１ａを支持する折り返し部１５Ｃを一体に備えた構成を備えている。内径側に位置する中央板１５Ａと、外径側に位置する折り返し部１５Ｃとは、軸方向位置を異ならせている点が特徴的であり、この構造によって２つのベローズの軸方向長を部分的に重複させることが可能となり、両ベローズの合計軸方向長を短縮して、ケースの小型化を実現することができる。
折り返し部１５Ｃの先端の支持片は、圧電振動素子２０と圧電補強板２１の一端部を夫々固定している。圧電振動素子２０と圧電補強板２１の他端は、夫々第２の壁面４に固定される。
なお、第１の実施形態に示した発振回路２１は、図３中には図示していないがケース２の適所に発振回路２１が気密状態で組み込まれる点は同様である。

本実施形態によれば、例えば圧力Ｐ１が第１の圧力入力口３ａに入力された際に、当該圧力によって応じた力が振動素子接着台座１５を介して圧電振動素子２０と圧電補強板２１に加わる。この際、圧電補強板２１の存在によって、圧電振動素子２０に対しては長辺方向（水晶振動素子の場合には、Ｙ軸方向）からの力だけが加わることとなり、圧電振動素子本来の圧力−周波数特性が２次曲線を示すこととなる。従って、圧力Ｐ１に応じて圧電振動素子２０の共振周波数は直線的に変化し、高精度な圧力センサを得ることができる。特に、ベローズとして低廉な成形ベローズを使用することができるため、高価格の電着ベローズを使用する必要が無くなる。また、圧電振動素子に長辺方向のみに力を印加するための撓みヒンジ構造を採用する必要がないため、圧電振動素子の支持構造を簡略化できる。
また、２つの円筒型ベローズを直列的に配置するのではなく、一方のベローズの軸穴内に他方のベローズを嵌合配置する構成としたので、圧力センサを小型化することができる。

ところで、図２の圧力センサにおいても、Ｙ軸方向からの衝撃に対する耐久性よりは、Ｘ軸方向からの衝撃に対する耐久性が劣っている。従って、図示のように振動子接着台座１５と気密ケース２の内壁との間に補強用板バネ（補強用弾性部材）５０を配置してＸ軸方向からの衝撃に対する強度を高めておくことが好ましい。
図２の実施形態に係る圧力センサにおいては、径の異なる２つの円筒型ベローズを入れ子式に同軸状に配置したため、軸方向長を短縮することは可能であるが、一方のベローズの外側に他方のベローズを配置する構成であるため、外側のベローズの径方向寸法が大きくならざるを得ないと共に、振動素子接着台座１５の構成が複雑化し、組付け手数が増大する虞がある。

図３に示す第２の実施形態に係る圧力センサは、このような不具合を解消するものである。即ち、この圧力センサ１は、気密ケース２内に配置する第１及び第２のベローズの内の、一方、即ち第１のベローズとして平面型ベローズを用いた構成が特徴的である。
即ち、この圧力センサ１は、対向する第１及び第２の壁面３、４に夫々第１の圧力入力口３ａと第２の圧力入力口４ａを備えると共に、第１及び第２の壁面３、４間を連結する側壁５を備えた気密ケース２と、外周縁１２ａを側壁５に固定されることにより側壁５と第１の壁面３との間で第１の圧力入力口３ａと連通した第１の気密空間Ｓ１を形成する平面型の第１のベローズ（平面型に加工した受圧部）１２と、第２の壁面４に一端を固定されると共に第２の圧力入力口４ａと連通する軸穴を備え且つ第１のベローズ１２と直列状に配置された円筒型の第２のベローズ１１と、第１のベローズ１２の中心部１２ｂと第２のベローズ１１の他端１１ａとの間に固定配置される振動素子接着台座１５と、振動素子接着台座１５によって支持された薄板状の圧電振動素子２０と、圧電振動素子２０上の電極パターンと導通した図示しない発振回路と、を備えている。更に、圧電振動素子２０は、第２の壁面４に一端を固定されると共に他端を振動素子接着台座１５に固定されている。更に、第２のベローズ１１を間に挟んで圧電振動素子２０と対向する位置において、第２の壁面４と振動素子接着台座１５との間に圧電補強板２１を固定している。
第１のベローズ１２の外周縁１２ａはその全周を、側壁５内周に設けた段差状の支持部５ａによって固定的に支持されることにより、第１の気密空間Ｓ１を形成する一方、反対側には第２のベローズ１１等が収容される第２の気密空間Ｓ２を形成する。
なお、第１のベローズ１２の外周縁１２ａは所定幅に亘って所定以上の剛性を有するように構成することにより、側壁５によって支持された際の安定性を確保する。また、第１のベローズ１２の中心部１２ｂも所定範囲に亘って所定以上の剛性を有するよう構成することにより振動素子接着台座１５の中心部に位置する突起状の連結部材１６との連結された際の安定性を確保する。外周縁１２ａ、中心部１２ｂ以外のベローズ部分は撓み変形が可能となるように構成される。
なお、上記実施形態では、第１のベローズ１２の外周縁１２ａを側壁５の内壁によって支持する構成を採用したが、図４に示すように第１の壁面３の外周の一部を下方に垂下させた段差状の支持部３Ａを設けることにより、第１の壁面３の一部によって第１のベローズの外周縁１２ａを支持するようにしてもよい。

以上の構成に於いて、第１の圧力入力口３ａから圧力Ｐ１が入力すると、圧力に応じた力が第１及び第２のベローズ１２、１１によって変換され、圧電振動素子２０と圧電補強板２１に加わる。圧電振動素子２０の共振周波数は圧力に応じた力が加えられると、その力に比例して２次曲線の関係で変化するため、出力された周波数変化量を計測して２次方程式で補正演算することにより高精度な圧力測定を行うことが可能となる。
なお、圧電振動素子２０と対向した位置に圧電補強板２１が位置しているため、圧電振動子２０には長辺方向（水晶振動素子の場合には、Ｙ軸方向）からの力だけが加わることとなり、圧電振動素子本来の圧力−周波数特性が２次曲線を示すこととなる。従って、圧力Ｐ１に応じて圧電振動素子２０の共振周波数は直線的に変化し、高精度な圧力センサを得ることができる。特に、第１ベローズ１２として平面型のベローズを使用できるので、軸方向長を短縮できるばかりでなく、第２ベローズ１１の径寸法としても必要最小限のサイズのものを使用できるので、圧力センサの径方向寸法を必要最小限に極限することができる。
また、平面型ベローズを用いたことにより、横方向（Ｘ軸方向）からの衝撃に対して十分な強度を得られ、耐衝撃性や耐振動性において大幅な改善が可能となり、信頼性を高めることが出来る。

ところで、図３の圧力センサにおいても、Ｙ軸方向からの衝撃に対する耐久性よりは、Ｘ軸方向からの衝撃に対する耐久性が劣っている。従って、図示のように振動子接着台座１５と気密ケース２の内壁との間に補強用板バネ（補強用弾性部材）５０を配置してＸ軸方向からの衝撃に対する更に強度を高めておくことが好ましい。
上記各実施形態において説明した各圧力センサは、水圧センサ（水深センサ）、気圧センサ、差圧センサ等に適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る圧力センサの構成を示す断面図。（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る圧力センサの構成を示す内部構成説明図、及び断面図。本発明の第３の実施形態に係る圧力センサの構成を示す断面図。第３の実施形態の変形例を示す要部構成図。

符号の説明

１圧力センサ、２気密ケース、３、４壁面、３ａ、４ａ圧力入力口、３Ａ支持部、５側壁、５ａ支持部、１０、１２第１のベローズ、１１第２のベローズ、１２ａ外周縁部、１２ｂ中心部、１５振動素子接着台座、１６連結部材、２０圧電振動素子、２１圧電補強板、３０発振回路、５０補強用板バネ（補強用弾性部材）

Claims

対向する第１及び第２の壁面に夫々第１の圧力入力口と第２の圧力入力口とを備えた気密ケースと、該第１の壁面に一端を固定されると共に第１の圧力入力口と連通する軸穴を備えた円筒型の第１のベローズと、該第２の壁面に一端を固定されると共に第２の圧力入力口と連通する軸穴を備え且つ第１のベローズと直列状に配置された円筒型の第２のベローズと、該第１及び第２のベローズの各他端同士の間に固定配置される振動素子接着台座と、該振動素子接着台座によって支持された薄板状の圧電振動素子と、該圧電振動素子上の電極パターンと導通した発振回路と、を備えた圧力センサにおいて、
前記圧電振動素子は、前記第２の壁面に一端を固定されると共に他端を前記振動素子接着台座に固定され、
前記第２のベローズを間に挟んで前記圧電振動素子と対向する位置において、前記第２の壁面と前記振動素子接着台座との間に圧電補強板を固定し、
前記気密ケース内壁と前記振動素子接着台座との間を補強用弾性部材により連結したことを特徴とする圧力センサ。
対向する第１及び第２の壁面に夫々第１の圧力入力口と第２の圧力入力口とを備えた気密ケースと、該第１の壁面に一端を固定されると共に第１の圧力入力口と連通する軸穴を備えた円筒型の第１のベローズと、該第２の壁面に一端を固定されると共に第２の圧力入力口と連通する軸穴を備えた円筒型の第２のベローズと、該第１及び第２のベローズの各他端同士の間に固定配置される振動素子接着台座と、該振動素子接着台座によって支持された薄板状の圧電振動素子と、該圧電振動素子上の電極パターンと導通した発振回路と、を備えた圧力センサにおいて、
前記第１のベローズは第２のベローズよりも小径であり、且つ第１のベローズの他端は第２のベローズの他端から軸穴内に入り込んだ位置にて前記振動素子接着台座によって第２のベローズの他端との間を固定されており、
前記圧電振動素子は、前記第２の壁面により一端を固定されると共に他端を前記振動素子接着台座に固定され、
前記第２のベローズを間に挟んで前記圧電振動素子と対向する位置において、前記第２の壁面と前記振動素子接着台座との間に圧電補強板を固定し、
前記気密ケース内壁と前記振動素子接着台座との間を補強用弾性部材により連結したことを特徴とする圧力センサ。
対向する第１及び第２の壁面に夫々第１の圧力入力口と第２の圧力入力口を備えると共に該第１及び第２の壁面間を連結する側壁を備えた気密ケースと、
外周縁を第１の壁面又は側壁に設けた支持部に固定されることにより、第１の壁面との間、又は第１の壁面及び側壁との間で第１の圧力入力口と連通した第１の気密空間を形成すると共に、側壁と第２の壁面との間で第２の気密空間を形成する平面型の第１のベローズと、
前記第２の気密空間内に配置され、該第２の壁面に一端を固定されると共に第２の圧力入力口と連通する軸穴を備え且つ第１のベローズと直列状に配置された円筒型の第２のベローズと、
該第１のベローズの中心部と該第２のベローズの他端との間に固定配置される振動素子接着台座と、該振動素子接着台座によって支持された薄板状の圧電振動素子と、該圧電振動素子上の電極パターンと導通した発振回路と、を備えた圧力センサにおいて、
前記圧電振動素子は、前記第２の壁面に一端を固定されると共に他端を前記振動素子接着台座に固定され、
前記第２のベローズを間に挟んで前記圧電振動素子と対向する位置において、前記第２の壁面と前記振動素子接着台座との間に圧電補強板を固定し、
前記気密ケース内壁と前記振動素子接着台座との間を補強用弾性部材により連結したことを特徴とする圧力センサ。
前記補強用弾性部材は補強用板バネであり、前記振動素子接着台座の外周に所定の周方向ピッチにて複数個配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の圧力センサ。
前記補強用弾性部材を、前記圧電振動素子の配置箇所と対応する振動素子接着台座の周方向位置、及び圧電振動素子と対向する振動素子接着台座周方向位置に配置したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の圧力センサ。