CN102401716A - 压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种压力传感器，其抑制了因容器及隔板而引起的压敏元件的热变形。本发明的压力传感器(10)的特征在于，具备：容器；受压单元，其形成容器的一部分，并受到力而向容器的内侧或外侧位移；支承单元(34)，其从受压单元的边缘部(24c)起与受压单元的位移方向平行地延伸，并使端部向受压单元的中央部(24a)侧弯曲；压敏元件(40)，其具有压敏部和分别连接在压敏部两端的第1及第2基部(40a、40b)，第1及第2基部(40a、40b)的排列方向与受压单元的位移方向平行，将第1基部(40a)固定在受压单元的中央部(24a)，将第2基部(40b)固定在支承单元(34)上，支承单元(34)在位移方向上连接材质不同的两个以上的构件，并将构件的长度比率调节为使支承单元(34)的热膨胀系数与压敏元件(40)的热膨胀系数相等。

Description

压力传感器

技术领域

本发明涉及一种具备压敏元件以及隔板的压力传感器，并涉及一种可减少由于温度变化而导致的测量误差的压力传感器。

背景技术

作为将压电振子用于压敏元件中的压力传感器，具有专利文献1、2中的压力传感器。

图7为在专利文献1中所公开的压力传感器的模式图。专利文献1中的压力传感器340具有由凸缘端板344、密封端子座346以及圆筒侧壁348所构成的空心圆筒体的外壳342，并在凸缘端板344与密封端子座346的开口处安装有第1以及第2隔板350、352，通过该第1以及第2隔板350、352而将内外部隔断。在外壳342的内部配置有中心轴354，该中心轴354将第1以及第2隔板350、352的内表面的中央区域相互连接在一起。而且，以与中心轴354并行的方式，在其周围配置有多个支承棒362a、362b。在中心轴354的中途一体地设置有作为压敏元件承接台的可动部356，且在该可动部356上安装有由双音叉振子构成的压敏元件358的一个端部，在该双音叉振子中，将检测轴设定为与垂直于隔板的受压面的轴并行。而且，压敏元件358的另一个端部被连接在密封端子座346的凸起部360上。由此，当中心轴354通过受压用的第1隔板350与大气压用的第2隔板352之间的压差而在轴向上进行移动时，可动部356将随着中心轴354的移动而改变位置，由于该力而产生向压敏元件358的检测轴方向的作用力。

图8为在专利文献2中所公开的压力传感器的模式图。专利文献2的压力传感器410具有：外壳412；隔板424，其封闭所述外壳412的开口部422，并具有可挠部和所述可挠部的外侧的边缘区域424c，且所述可挠部的一侧主面成为受压面；压敏元件440，其具有压敏部、和分别被连接在所述压敏部的两端的第1基部440a和第2基部440b，并且所述第1基部440a和所述第2基部440b的排列方向与所述隔板424的位移方向平行，还公开了如下结构的压力传感器410，即，使所述第1基部440a连接在成为所述受压面的背面侧的所述隔板424的中央部上，并使所述第2基部440b经由连接构件442而连接在所述背面侧的所述边缘区域424c上、或者连接在与所述第1基部440a对置的所述外壳412的内壁上。

根据上述结构，位于压敏元件440的检测轴方向的一端的第1基部440a，被连接在通过来自外部的压力而进行位移的隔板424的中央部上，位于所述一端的相反侧的另一端上的第2基部440b，经由连接构件442而被连接在隔板424的边缘区域424c上、或者被连接在与所述第1基部440a对置的所述外壳412的内壁上，其中，隔板424的边缘区域424c被固定于外壳412上，从而即使受到来自外部的压力也不会发生位移。由此，形成了压敏元件440通过来自外部的压力而受到压缩应力的、对绝对压力进行测定的压力传感器410。而且，由于压敏元件440的两端被连接在隔板424侧，因而能够降低由于压敏元件440的材料和外壳412的材料不同而引起的线膨胀系数不一致所导致的、随着温度变化而产生的压力测定值的误差。而且，由于通过利用压电材料一体地形成压敏元件440和连接构件442，从而使得压敏元件440与连接构件442之间的热变形被消除，因而能够降低压力测定值的误差。

但是，在专利文献1的压力传感器中，存在如下问题，即，当发生温度变化时，由于压敏元件和中心轴之间的热膨胀系数的不同会在压敏元件上产生热变形，从而共振频率会发生变化而导致无法进行准确的压力测定。

而且，在专利文献2的压力传感器中，虽然能够消除压敏元件440在检测轴方向上的热变形，但是由于连接构件442和隔板424并不是相同的材料，因而在隔板424和连接构件442中与压敏元件440的检测轴方向垂直的方向上的成分之间，会产生热变形。而且，由于连接构件442受到该热变形的影响，因此，最终压敏元件440将从连接构件442处受到热变形的影响，从而存在无法充分地排除热变形所造成的影响的问题。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2010-19826号公报

专利文献2：日本特开2010-48798号公报

发明内容

因此，本发明着眼于上述问题，其目的在于，提供一种对由于容器以及隔板而导致的压敏元件的热变形进行抑制的压力传感器。

本发明是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，其能够作为以下的应用例而实现。

应用例1

一种压力传感器，其特征在于，具备：容器；受压单元，其形成所述容器的一部分，并受到力而向所述容器的内侧或者外侧位移；支承单元，其从所述受压单元的边缘部起以与所述受压单元的位移方向平行的方式延伸，并将端部向所述受压单元的中央部侧弯曲；压敏元件，其具有压敏部和分别被连接在所述压敏部的两端的第1基部以及第2基部，所述第1基部以及第2基部的排列方向与所述受压单元的位移方向平行，并将所述第1基部固定于所述受压单元的中央部上，将所述第2基部固定于所述支承单元上，其中，所述支承单元在所述位移方向上将材质不同的两个以上的构件连接在一起，并将所述构件的长度的比率调节为，使所述支承单元的热膨胀系数与所述压敏元件的热膨胀系数相等。

根据上述结构，由于压敏元件的两端的基部均被连接在受压单元侧，因而能够降低由容器所导致的压敏元件的热变形。而且，由于使所述支承单元的热膨胀系数与所述压敏元件的热膨胀系数相等，因而即使在由于温度变化而导致支承单元和压敏元件产生热膨胀等的长度变化的情况下，也能够使伸长率大致相等，从而降低作用在压敏元件上的热变形，由此形成抑制了由于温度变化而导致的压力误差的压力传感器。

应用例2

如应用例1所述的压力传感器，其特征在于，在两个以上的所述构件中，将一个构件设定为与所述受压单元相同性质的材质，而对于另一个构件，当所述受压单元的材质的热膨胀系数大于所述压敏元件的材质的热膨胀系数时，采用热膨胀系数小于所述压敏元件的材质；而当所述受压单元的材质的热膨胀系数小于所述压敏元件的材质的热膨胀系数时，采用热膨胀系数大于所述压敏元件的材质。

如应用例1所述的压力传感器，其特征在于，所述受压单元由热膨胀系数低于所述压敏元件的材料的热膨胀系数的材料形成，在两个以上的所述构件中，一个由与所述受压单元相同性质的材料形成，另一个由热膨胀系数高于所述压敏元件的热膨胀系数的材料形成。

如应用例1所述的压力传感器，其特征在于，所述受压单元由热膨胀系数高于所述压敏元件的材料的热膨胀系数的材料形成，在两个以上的所述构件中，一个由与所述受压单元相同性质的材料形成，另一个由热膨胀系数低于所述压敏元件的热膨胀系数的材料形成。

根据上述结构，通过使用热膨胀系数大于或者小于压敏元件的材质的热膨胀系数的两个以上的构件，从而易于进行使支承单元和压敏元件的热膨胀系数相等的、对构件的长度的比率调节。

应用例3

如应用例1至应用例3中任一例所述的压力传感器，其特征在于，所述压敏元件由水晶形成，而所述受压单元由不锈钢形成。通过用不锈钢来形成受压单元，从而能够使受压单元在具有充分的强度的同时压力灵敏度较高。而且，通过用水晶来形成压敏元件，从而能够降低制造成本。

应用例4

一种压力传感器，其特征在于，具备：容器；受压单元，其形成所述容器的一部分，并受到力而向所述容器的内侧或者外侧位移；支承单元，其从所述受压单元的边缘部起以与所述受压单元的位移方向平行的方式延伸，并将端部向所述受压单元的中央部侧弯曲；压敏元件，其具有压敏部和分别被连接在所述压敏部的两端的第1基部以及第2基部，所述第1基部以及第2基部的排列方向与所述受压单元的位移方向平行，并将所述第1基部固定于所述受压单元的支承座上，将所述第2基部固定于所述支承单元上，其中，所述支承单元以及所述支承座由材质不同的两个以上的构件构成，并将所述构件的长度的比率调节为，使所述支承单元以及所述支承座的热膨胀系数与所述压敏元件的热膨胀系数相等。

通过上述结构，由于压敏元件的两端的基部最终均被连接在受压单元侧，从而能够减少由于容器而导致的压敏元件的热变形。而且，由于使所述支承单元以及支承座的热膨胀系数与所述压敏元件的热膨胀系数相等，因而即使由于温度变化而导致支承单元和支承座上产生热膨胀等的长度变化，也能够使伸长率大致相等，从而降低作用于压敏元件的热变形，由此形成抑制了由于温度变化而导致的压力误差的压力传感器。

应用例5

如应用例1至应用例4中任一例所述的压力传感器，其特征在于，所述受压单元、所述压敏元件以及所述支承单元，在所述容器内还配置有另一组。

通过上述结构，从而形成了能够在一个容器内形成多个受压单元，并对应于各个受压单元而设置了压敏元件以及支承单元的压力传感器。并且，获得了如下的压力传感器，即，两个压敏元件位于同一个容器内，从而能够在向各个受压单元施加不同的压力时准确地测定两个压力的压差。

附图说明

图1为第1实施方式所涉及的压力传感器的立体图(沿XZ面切断的剖视图)。

图2为第1实施方式所涉及的压力传感器的剖视图，其中，图2(a)为沿XZ面切断的剖视图，图2(b)为沿YZ面切断的剖视图。

图3为表示第1构件的比率与温度特性之间的关系的坐标图。

图4为第2实施方式所涉及的压力传感器的立体图(沿XZ面切断的剖视图)。

图5为第3实施方式所涉及的压力传感器的立体图(沿XZ面切断的剖视图)。

图6为第4实施方式所涉及的压力传感器的模式图。

图7为专利文献1所公开的压力传感器的模式图。

图8为专利文献2所公开的压力传感器的模式图。

符号说明

10、50、70、100、340、410…压力传感器；

12、102、342、412…外壳；

14、104…凸缘部；

14a、104a…外周部；

14b、104b…内周部；

14c、16a、104c…孔；

14d…大气导入口；

16…环部；

16b…外周；

18…支承轴；

20…侧面部；

22、422…开口部；

24、424…隔板；

24a…中央部；

24b…可挠部；

24c…边缘部；

30、54…支承座；

34、52、72…支承单元；

36…支柱；

36a…第1构件；

36b…第2构件；

38…支承部；

40、358、440…压敏元件；

40a、440a…第1基部；

40b、440b…第2基部；

40c…振动臂；

74…第1支承座；

76…第2支承座；

344…凸缘端板；

346…密封端子座；

348…圆筒侧壁；

350…第1隔板；

352…第2隔板；

354…中心轴；

356…可动部；

360…凸起部；

424c…边缘区域；

442…连接构件。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的压力传感器的实施方式进行详细说明。

在图1中图示了第1实施方式所涉及的压力传感器的立体图(沿XZ面切断的剖视图)。在图2中图示了第1实施方式所涉及的压力传感器的剖视图，其中，图2(a)为沿XZ面切断的剖视图，图2(b)为沿YZ面切断的剖视图。此外，在图1、图2中所示的XYZ形成直角座标系，并且也同样适用于后文所使用的附图。第1实施方式所涉及的压力传感器10以外壳12和隔板24作为容器，且在具备了该隔板24的容器的收纳空间内具有支承单元34、压敏元件40等。而且，压力传感器10在例如将外壳12内部向大气开放时能够作为以大气压为基准并从隔板24的外侧受到液压的液压传感器而利用。而且，当对外壳12内部进行了真空密封时，压力传感器10能够作为以真空为基准的绝对压力传感器而利用。

外壳12具有：圆形的凸缘部14、圆形的环部16、支承轴18、圆筒形的侧面部(侧壁部)20。凸缘部14具有：外周部14a，其与圆筒形的侧面部(侧壁部)20的端部相接；内周部14b，其以与外周部14a呈同心圆状的形式被形成在外周部14a上，并成为以与环部16具有相同直径的环状而突出的形状。环部16具有通过其内周边缘而形成的圆形的开口部22，在开口部22上以封闭开口部22的方式而连接有隔板24，隔板24形成了外壳12的一部分。在凸缘部14的内周部14b以及环部16之间相互对置的面的预定位置处，形成有用于嵌入支承轴18的孔14c、16a。而且，孔14c以及孔16a被形成在相互对置的位置处。由此，通过将支承轴18嵌入到孔14c、16a中，从而使凸缘部14与环部16经由支承轴18而被连接在一起。支承轴18为具有一定的刚性，并以±Z方向为长度方向的棒状的构件，且被配置在由外壳12和隔板24所构成的容器的内部，通过使支承轴18的一端嵌入到凸缘部14的孔14c中，且使另一端嵌入到环部16的孔16a中，从而在凸缘部14、支承轴18以及环部16之间获得了一定的刚性。另外，虽然使用了多根支承轴18，但是可以根据各个孔的位置的设计而任意地进行配置。

此外，在凸缘部14上安装有密封端子(未图示)。该密封端子能够通过导线(未图示)而将后文叙述的压敏元件40的电极部(未图示)、以及IC(集成电路，未图示)电连接，其中，所述IC为，用于使压敏元件40进行振荡的构件，其被安装在外壳12的外部面上，或者在外壳12的外部以远离外壳12的方式而配置。另外，当作为上述的液压传感器而使用时，在凸缘部14上形成有大气导入口14d，从而能够使外壳12内部向大气开放。通过使侧面部20的两端分别与凸缘部14的内周部14b的外周、以及被隔板24堵住了开口部22的环部16的外周16b相连接，从而使所述容器被密封。凸缘部14、环部16、侧面部20优选由不锈钢等的金属形成，而支承轴18优选使用具有一定的刚性且热膨胀系数较小的陶瓷等。

隔板24以面向外壳12外部的一侧主面作为受压面，并具有通过所述受压面受到被测定压力环境(例如液体)的压力而发生挠曲变形的可挠部，通过该可挠部以向外壳12内部侧或者外部侧(Z轴方向)发生位移的方式而进行挠曲变形，从而向压敏元件40传递沿着Z轴的压缩力或者拉力。而且，隔板24具有：中央部24a，其通过来自外部的压力而发生位移；可挠部24b，其位于所述中央部24a的外周，并以使所述中央部24a能够位移的方式通过来自外部的压力而进行挠曲变形；边缘部24c，其位于所述可挠部24b的外侧、即所述可挠部24b的外周，并被接合固定在形成于环部16上的开口部22的内壁上。另外，在理想情况下，边缘部24c即使受到压力也不会发生位移，而中央部24a即使受到压力也不发生位移。在隔板24的中央部24a处，且在受压面的相反一侧的面上，连接有后文叙述的压敏元件40的长度方向(检测轴方向)上的一端(第1基部40a)。隔板24的材质可以为如不锈钢这样的金属或陶瓷等具有优异的耐腐蚀性的材料。例如，当通过金属来形成隔板24时，只要通过对金属母材进行冲压加工来形成即可。另外，为使隔板24不会被液体或气体等腐蚀，也可以通过耐腐蚀性的膜来涂敷隔板24露出于外部的表面。例如，在为金属制的隔板时，则可以涂敷镍的化合物。在隔板24的中央部24a上连接有支承座30，而在边缘部24c上连接有后文叙述的支承单元34。被连接在中央部24a上的支承座30与压敏元件40的第1基部40a相连接。另外，第1实施方式中的支承座30由与作为受压单元的隔板24相同性质的材料、即如不锈钢这样的金属或陶瓷等具有优异的耐腐蚀性的材料形成。

支承单元34由支柱36和支承部38构成，并由包括与作为受压单元的隔板24相同性质的材料在内的两种以上的构件形成。支柱36以其长度方向与隔板24的位移方向(Z轴方向)平行的方式而与隔板的边缘部24c抵接。支柱36通过在位移方向上将材质不同的两个以上的构件(第1构件36a、第2构件36b)连接在一起而形成。在第1以及第2构件36a、36b中，第2构件36b使用与隔板24相同性质的材料、即如不锈钢这样的金属或陶瓷等具有优异的耐腐蚀性的材料。在Z轴方向的支柱36上应用了两个以上的构件的支承单元34，将第1以及第2构件36a、36b的长度的比率调节为，使支承单元34的热膨胀系数和压敏元件40的热膨胀系数相等。而且，在两个以上的构件中，将第2构件36b设定为与隔板24相同性质的材质，而对于第1构件36a，当隔板24的材质的热膨胀系数大于压敏元件40的材质的热膨胀系数时，采用热膨胀系数小于压敏元件40的材质，而当隔板24的材质的热膨胀系数小于压敏元件40的材质的热膨胀系数时，采用热膨胀系数大于压敏元件40的材质。通过使用热膨胀系数相对于压敏元件的材质的热膨胀系数较大或较小的两个以上的构件，从而易于进行使支承单元和压敏元件的热膨胀系数相等的、对构件的长度的比率调节。

这里，作为热膨胀系数的一个示例，水晶的热膨胀系数为13.5(ppm/℃)、SUS316L的热膨胀系数为16(ppm/℃)、SUS410的热膨胀系数为11.0(ppm/℃)。由此，当将水晶应用于压敏元件中时，作为热膨胀系数小于压敏元件的不锈钢的一个示例，能够使用SUS410。而且，作为热膨胀系数大于压敏元件的不锈钢的一个示例，能够使用SUS316L。

支承部38从支柱36的顶端起向隔板24的中央部24a侧弯曲成L字形，并与压敏元件40的第2基部40b相连接。虽然图1中所示的支承部38是通过在第2构件36b的顶端处弯曲而一体形成的，但是也可以通过使与第2构件36b相同性质的其他构件在顶端处弯曲而形成。而且，虽然图1中所示的支承单元34在支承部38的侧面上与压敏元件40的第2基部40b相连接，但除此之外，也可以将支承单元34构成为，相对于Z轴方向上的压敏元件40而在ZY平面上形成支柱36，并通过支承部38的端面而与第2基部40b相连接。而且，由于构成支承单元34的支承部38和支柱36是通过将不锈钢等具有刚性的构件连接在一起而形成的，因此具有预定的强度，从而不会随着由于被施加了压力所导致的隔板24的变形而发生变形。

压敏元件40具有作为压敏部的振动臂40c、和被形成于振动臂40c的两端的第1基部40a和第2基部40b，并由水晶、铌酸锂、钽酸锂等的压电材料形成。第1基部40a与支承座30的侧面相连接，并抵接于中央部24a。而且，第2基部40b与支承单元34的支承部38的前端(端部)相连接。而且，在压敏元件40的振动臂40c上形成有激励电极(未图示)，并具有与激励电极(未图示)电连接的电极部(未图示)。由此，将压敏元件40的长度方向(Z轴方向)、即第1基部40a和第2基部40b排列的方向配置成，与隔板24的位移方向(Z轴方向)同轴或者平行，并且压敏元件40的位移方向成为检测轴方向。而且，由于压敏元件40通过支承座以及支承单元而被固定，因而压敏元件40即使受到由于隔板24的位移而产生的力，也不会向检测轴方向以外的方向弯曲，因此，能够阻止压敏元件40向检测轴方向以外的方向运动的情况，从而抑制压敏元件40在检测轴方向上的灵敏度的下降。

压敏元件40经由密封端子(未图示)以及导线(未图示)而与IC(未图示)电连接，并通过由IC(未图示)所供给的交流电压而以固有的共振频率进行振动。而且，压敏元件40通过从其长度方向(Z轴方向)受到伸长应力或者压缩应力，从而其共振频率发生改变。在本实施方式中，作为形成压敏部的振动臂40c，能够应用双音叉型振子。双音叉型振子具有如下的特性，即，当在作为振动臂40c的所述两个振动梁上施加牵拉应力(伸长应力)或者压缩应力时，其共振频率以与所施加的应力大致成比例的方式而变化。而且，由于双音叉型压电振子与厚度剪切振子等相比，共振频率相对于伸长以及压缩应力的变化极大从而共振频率的可变幅度较大，因此，在如对微小的压力差进行检测这种的、具有优异的分解能力的压力传感器中为优选。双音叉型压电振子在受到伸长应力时振动臂的共振频率将升高，而在受到压缩应力时振动臂的共振频率将降低。而且，在本实施方式中，不仅可以适用具有两个柱状的振动梁的压敏部，也可以适用由一根振动梁(单梁)构成的压敏部。当将压敏部(振动臂40c)构成为单梁型的振子时，在从长度方向(检测轴方向)受到相同的应力的情况下，由于其位移变成两倍，从而与双音叉的情况相比，能够获得灵敏度更高的压力传感器。另外，在上述的压电材料中，作为用于双音叉型或者单梁型的压电振子的压电基板的材料，优选具有优异温度特性的水晶。

在本实施方式中，压敏元件40的长度方向上的两端(第1以及第2基部40a、40b)最终被连接在隔板24侧。由此，能够减少从外壳12向压敏元件40传递的热变形。而且，由于压敏元件40和支承单元34以调节第1以及第2构件的长度的比率从而使压敏元件40和支承单元34的热膨胀系数相等的方式而形成，因而随着温度变化而产生的检测轴方向上的膨胀以及收缩的比例相同。由此，在由于温度变化而产生的检测轴方向上的膨胀、收缩中，降低了压敏元件所受到的来自支承单元34的热变形。而且，由于构成支承单元34的一部分构件使用了与受压单元相同的材质，因此在受压单元和与压敏元件的检测轴方向垂直的方向上的成分之间不会发生热变形，从而压敏元件不会受到该热变形的影响。

图3为表示第1构件的比率与温度特性之间的关系的坐标图。该坐标图的横轴表示构成支柱的第1以及第2构件中的、第1构件的长度比率，纵轴表示温度特性(ppm/50℃)。另外，该坐标图表示的是，第1构件的热膨胀系数小于水晶的热膨胀系数时的情况。如图所示，第1构件为零时温度特性为2000(ppm/50℃)，当增加第1构件的比率时，温度特性将呈下降的趋势。而且，处于最佳的温度特性范围、即±500(ppm/50℃)范围内的第1构件的长度比率为大约0.4～0.6。

根据这种温度特性和构件的比率之间的关系，本实施方式中的压敏元件40和支承单元34以调节第1以及第2构件的长度的比率从而使压敏元件40和支承单元34的热膨胀系数相等的方式而形成，从而将两者设定为随着温度变化而产生的检测轴方向上的膨胀以及收缩的比率相同。由此，在由于温度变化而产生的检测轴方向上的膨胀以及收缩中，降低了压敏元件所受到的来自支承单元34的热变形。

但是，由于制造上的误差等，有时无法将第1以及第2构件形成为设定长度的比率以使支承单元的热膨胀与压敏元件的热膨胀相一致。

因此，对构成支承单元34的支柱36的第1以及第2构件的容许误差进行了以下研究。

压力传感器所能够测量的使用压力范围是确定的。因此，在压力传感器的压敏元件40为水晶振子的情况下，按照如下假定而进行了设计，即，当将压力传感器所负担的最大压力值(以下，称为Pmax)时的水晶振子的收缩率设定为γ、并将水晶振子的长度设定为L时，水晶振子将收缩γL。

一般的水压传感器的温度特性在温度补正后为0.05％Pmax左右。在本实施方式的压力传感器中，为了看出与一般的水压传感器相比在精度方面的优越性，对将目标值设定在0.025％Pmax以下时的情况进行说明。

频率变化型的压力传感器基本上附带有温度传感器以便进行温度补正。通过该温度补正能够将温度特性减小至1/100左右。因此，为了实现补正后的0.025％Pmax而需要在温度补正前置于2.5％Pmax以下。

而且，压力传感器的热膨胀的影响在0℃～50℃的范围内、且在所述的2.5％Pmax以下的情况下，当将成为2.5％Pmax时的长度变化设定为X时，能够由下式这种比例关系来表示。

【公式1】

100∶2.5＝γ∶LX

从公式1的关系中可以得出X＝0.025×γ×L。

因此，在0℃～50℃的范围内，需要将长度变化设定在0.025γL以下。

在本实施方式中，通过严格地将所述构件的长度的比率调节为使支承单元的热膨胀系数与所述压敏元件的热膨胀系数相等，从而能够使支承单元所使用的不锈钢的热膨胀与压敏元件相一致。

但是，当在构成支承单元的第1以及第2构件的长度的比率产生Δ的误差时，则会发生热膨胀。

当将此时的热膨胀差设定为Y时，则在0℃～50℃的范围内能够将热膨胀差表示为Y＝50×Δ×(α1-α2)。

在此，α1和α2分别表示材质不同的两种不锈钢(第1以及第2构件)的热膨胀系数。

而且，当0℃～50℃内的热膨胀差Y小于成为2.5％Pmax时的长度变化X、即满足Y＜X的关系时，则能够在温度特性精度方面看出优越性。

此时Y＜X能够通过下式来表示。

【公式2】

Y＝50×Δ×(α1-α2)＜X＝0.025×γ×L

由此，第1以及第2构件的误差Δ能够通过下式来表示。

【公式3】

Δ＜0.0005×γ×L/(α1-α2)

作为一个示例，当γ＝0.001、α1＝16×10^-6(ppm/℃)、α2＝11×10^-6(ppm/℃)时，第1以及第2构件的误差Δ为0.1L，从而相对于水晶振子的全长L将容许一成的结构误差。

接下来，关于第1实施方式的压力传感器10的制造进行说明，首先，在环部16上连接隔板24，并在隔板24的预定位置处连接支承座30、支承单元34。关于连接方法，可以通过粘接剂等的固定剂、或者激光焊、电弧焊、钎焊等而进行连接。而且，将压敏元件40的第1基部40a与支承座30的侧面相连接，并将第2基部40b与支承单元34相连接。而且，将支承轴18插入并固定在环部16的孔16a中，并在凸缘部14的孔14c中插入并固定一端已被插入至环部16中的支承轴18的另一端，再通过导线(未图示)将密封端子(未图示)的外壳12内部侧与压敏元件40的电极部(未图示)电连接。此时，密封端子(未图示)的外壳12外部侧与IC(未图示)相连接。最后，通过从环部16一侧插入侧面部20并分别与凸缘部14的外周以及环部16的外周16b相接合，从而形成外壳12，由此制造出压力传感器10。另外，当将压力传感器10作为对以真空为基准的绝对压力进行测定的压力传感器时，则无需形成大气导入口14d，而在真空中组装压力传感器10即可。

在以大气压为基准对液压进行测定的情况下，当液压低于大气压时隔板24的中央部24a将向外壳12的外侧位移，相反地，当液压高于大气压时中央部24a将向外壳12的内侧位移。而且，当隔板24的中央部24a向外壳12的外侧位移时，压敏元件40将通过中央部24a以及支承单元34而受到牵拉应力。相反地，当中央部24a向外壳12的内侧位移时，压敏元件40将通过中央部24a以及支承单元34而受到压缩应力。而且，在压力传感器10中，当产生温度变化时，构成压力传感器10的外壳12、隔板24、支承单元34、压敏元件40等将根据各自的热膨胀系数而进行膨胀或收缩。而且，如上文所述，由于压敏元件40的检测轴方向上的两端均连接于隔板24侧，从而降低了由于外壳12在Z轴方向上的膨胀或收缩而导致的热变形。

而且，由于压敏元件40与隔板24的热膨胀系数的不同，从而由于因温度变化而导致的、与检测轴垂直的方向(X轴方向)上的膨胀或收缩，压敏元件40将经由支承单元34而从隔板24受到热变形。但是，由于构成支承单元34的第2构件36b使用了与隔板24相同的材料，因而降低了作用于压敏元件40上的热变形的量，由此形成降低了随着温度变化而产生的压力值的误差的压力传感器10。

图4为第2实施方式所涉及的压力传感器的立体图(沿XZ面切断的剖视图)。

第2实施方式所涉及的压力传感器50与第1实施方式中的压力传感器10的基本结构相同，但是支承单元以及支承座的结构有所不同。其它结构要素与第1实施方式的结构要素相同，从而标记相同的符号并省略其详细的说明。第2实施方式中的压力传感器50被构成为，支承单元52和支承座54的材质不同。具体而言，虽然支承单元52为与第1实施方式中的支承单元34相同的形状、相同的配置，但是其是由单一的构件构成的。而且，支承座54在压敏元件40的第1基部40a与隔板24的中央部24a之间被形成为大致L字形。在支承单元52和支承座54中，支承单元52使用与隔板24相同性质的材料、即如不锈钢这样的金属或陶瓷等具有优异的耐腐蚀性的材料。而且，当隔板24的材质的热膨胀系数大于压敏元件40的材质的热膨胀系数时，支承座54采用热膨胀系数小于压敏元件40的材质，而当隔板24的材质的热膨胀系数小于压敏元件40的材质的热膨胀系数时，支承座54采用热膨胀系数大于压敏元件40的材质。

在第2实施方式所涉及的这种压力传感器50中，由于压敏元件40的长度方向上的两端(第1以及第2基部40a、40b)最终也被连接在隔板24侧，从而也能够降低从外壳12向压敏元件40传递的热变形。而且，由于压敏元件40、支承单元52以及支承座54以调节支承座54的长度的比率从而使三者的热膨胀系数相等的方式而形成，因而随着温度变化而产生的检测轴方向上的膨胀或收缩的比例相同。由此，在由于温度变化而产生的检测轴方向上的膨胀或收缩中，降低了压敏元件从支承单元52所受到的热变形。而且，由于支承单元52使用了与受压单元相同的材质，因此在受压单元和与压敏元件的检测轴方向垂直的方向上的成分之间不会产生热变形，从而压敏元件不会受到该热变形的影响。

图5为第3实施方式所涉及的压力传感器的立体图(沿XZ面切断的剖视图)。

第3实施方式所涉及的压力传感器70与第1实施方式中的压力传感器10的基本结构相同，但是支承单元以及支承座的结构有所不同。其它的结构要素与第1实施方式中的结构要素相同，从而标记相同符号并省略其详细的说明。第3实施方式中的压力传感器70被构成为，支承单元72与第1以及第2支承座74、76的材质不同。具体而言，虽然支承单元72为与第1实施方式中的支承单元34相同的形状，但是其是由单一的构件构成的。而且，第1支承座和第2支承座由与支承单元72不同的、相同性质的材料构成。第1支承座74在压敏元件40的第1基部40a与隔板24的中央部24a之间被形成为大致L字形。第2支承座76被形成在压敏元件40的第2基部40b与支承单元72的支承部72a之间。在支承单元72和第1以及第2支承座74、76中，支承单元72使用与隔板24相同性质的材料、即如不锈钢这样的金属或陶瓷等具有优异的耐腐蚀性的材料。而且，当隔板24的材质的热膨胀系数大于压敏元件40的材质的热膨胀系数时，第1以及第2支承座74、76采用热膨胀系数小于压敏元件40的材质，而当隔板24的材质的热膨胀系数小于压敏元件40的材质的热膨胀系数时，第1以及第2支承座74、76采用热膨胀系数大于压敏元件40的材质。

在第3实施方式所涉及的这种压力传感器70中，由于压敏元件40的长度方向上的两端(第1以及第2基部40a、40b)最终也被连接在隔板24侧，从而也能够降低从外壳12向压敏元件40传递的热变形。而且，由于压敏元件40与支承单元72、第1以及第2支承座74、76以调节第1以及第2支承座74、76的长度的比率从而使使四者的热膨胀系数相等的方式而形成，因而随着温度变化而产生的检测轴方向上的膨胀或收缩的比例相同。由此，在由于温度变化而产生的检测轴方向上的膨胀或收缩中，降低了压敏元件从支承单元72所受到的热变形。而且，由于支承单元72使用了与受压单元相同的材质，因此在受压单元和与压敏元件的检测轴方向垂直的方向上的成分之间不会产生热变形，从而压敏元件不会受到该热变形的影响。

图6为第4实施方式所涉及的压力传感器的模式图。第4实施方式所涉及的压力传感器100采用如下方式，即，隔板24、压敏元件40、支承单元34在外壳102中还配置有另一组。图6中的压力传感器100使用了两个第1实施方式中的压力传感器10。也就是说，压力传感器100采用了如下的方式，即，使用能够通过两面而与构成两个压力传感器10的支承轴18相连接的凸缘部104，从而使去除了第1实施方式中的凸缘部的两个压力传感器10相互接合而形成一个外壳102。凸缘部104具有：外周部104a，其与侧面部20的端部相连接；内周部104b，其以同心圆状而形成在外周部104a的内侧，并具有与环部16相同的直径，且与侧面部20的内侧侧面相连接。而且，在内周部104b的Z轴方向上的端部上，具有用于插入支承轴18的孔104c。在图6的压力传感器100中，能够独立地组装压力传感器100的隔着凸缘部104的上半部分和下半部分。

虽然第4实施方式中的压力传感器100独立地测定施加在两个隔板上的压力，但是由于外壳102内部的环境共通，因而能够作为降低了由温度差等的影响所导致的压力误差的压力传感器而利用。此时，外壳102内部既可以真空密封也可以向大气开放。

Claims (7)

1.一种压力传感器，其特征在于，具有：

容器；

受压单元，其形成所述容器的一部分，并受到力而向所述容器的内侧或者外侧位移；

支承单元，其从所述受压单元的边缘部起以与所述受压单元的位移方向平行的方式而延伸，并使端部向所述受压单元的中央部侧弯曲；

压敏元件，其具有压敏部和分别被连接在所述压敏部的两端的第1基部以及第2基部，所述第1基部以及第2基部的排列方向与所述受压单元的位移方向平行，并将所述第1基部固定在所述受压单元的中央部上，将所述第2基部固定在所述支承单元上，

所述支承单元在所述位移方向上将材质不同的两个以上的构件连接在一起，并将所述构件的长度的比率调节为，使所述支承单元的热膨胀系数与所述压敏元件的热膨胀系数相等。

2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

在两个以上的所述构件中，

将一个构件设定为与所述受压单元相同性质的材质，

对于另一个构件，当所述受压单元的材质的热膨胀系数大于所述压敏元件的材质的热膨胀系数时，采用热膨胀系数小于所述压敏元件的材质；而当所述受压单元的材质的热膨胀系数小于所述压敏元件的材质的热膨胀系数时，采用热膨胀系数大于所述压敏元件的材质。

3.如权利要求1或权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，

所述压敏元件由水晶形成，而所述受压单元由不锈钢形成。

4.一种压力传感器，其特征在于，具备：

容器；

受压单元，其形成所述容器的一部分，并受到力而向所述容器的内侧或者外侧位移；

支承单元，其从所述受压单元的边缘部起以与所述受压单元的位移方向平行的方式而延伸，并使端部向所述受压单元的中央部侧弯曲；

压敏元件，其具有压敏部和分别被连接在所述压敏部的两端的第1基部以及第2基部，所述第1基部以及第2基部的排列方向与所述受压单元的位移方向平行，并将所述第1基部固定在所述受压单元的支承座上，将所述第2基部固定在所述支承单元上，

所述支承单元以及所述支承座由材质不同的两个以上的构件构成，并将所述构件的长度的比率调节为，使所述支承单元以及所述支承座的热膨胀系数与所述压敏元件的热膨胀系数相等。

5.如权利要求1或2所述的压力传感器，其特征在于，

所述受压单元、所述压敏元件以及所述支承单元，在所述容器内还配置有另一组。

6.如权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，

所述受压单元、所述压敏元件以及所述支承单元，在所述容器内还配置有另一组。

7.如权利要求4所述的压力传感器，其特征在于，

所述受压单元、所述压敏元件以及所述支承单元，在所述容器内还配置有另一组。

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