JP2008232886A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】安定して圧力を測定する圧力センサを提供する。
【解決手段】圧力センサ１０は、ダイヤフラム１２およびセンサ振動片２０を備えている。ダイヤフラム１２は、測定対象となる圧力を受ける受圧面１４を備えおり、この受圧面１４に圧力を受けると変形するようになっている。またセンサ振動片２０は、検出軸を備えている。そしてセンサ振動片２０は、これの検出軸が受圧面１４に対して垂直になるようにして、この一端とダイヤフラム１２が接合している。また圧力センサ１０は、第１凹陥部４２を備えた筐体４０を備えている。第１凹陥部４２の開口部にダイヤフラム１２が配設してあり、また第１凹陥部４２の内部にセンサ振動片２０が配設してある。センサ振動片２０の他端は、筐体４０に接合している。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動体が発振することを利用して圧力を測定する圧力センサに関するものである。

圧力センサには、ベロー等の機械部品を使って圧力を受ける構造のものがある。この構造の圧力センサは、受圧媒体としてオイルを使用するのが一般的な手法となっている。ところで、オイルを受圧媒体にしたものには、特許文献１に開示された水圧式水位計がある。この水圧式水位計は、金属製の円筒体を備えている。円筒体は、水晶振動子を内部に備えるとともに、一端部にカバーを設けている。このカバーの周壁には孔を設けており、この内部と外部が連通している。またカバーの内側中央部には、オイルタンクを設けている。オイルタンクには、チューブの一端が入れられており、この他端が水晶振動子の受圧部に接続している。

このような水圧式水位計では、オイルタンク内のオイルに被測定の水位に相当する水圧が加わると、この水圧がチューブ内のオイルを介して水晶振動子に伝達している。水晶振動子は、水圧が伝達されると、これに応じて振動数が変わる。そして水圧式水位計は、水位に比例した水圧に応じて変化する振動数を求めることにより、被測定の水位を測定している。

またオイルを受圧媒体にしていない圧力センサとしては、特許文献２に開示されたものがある。特許文献２に開示される圧力センサは、２枚の圧電ダイヤフラムを積層して、その内部に双音叉振動子を配設している。双音叉振動子は、これの両端部が圧電ダイヤフラムのベース側と接合している。このため双音叉振動子の振動腕は、圧電ダイヤフラムの平面方向に沿っている。このような圧力センサに圧力が加わると、圧電ダイヤフラムが湾曲するのに伴って、双音叉振動子も湾曲する。これにより双音叉振動子には、伸縮または圧縮のストレスが加わるので、発振周波数が変化する。圧力センサは、この発振周波数の変化から圧力等を測定している。
特開平７−２６０５４８号公報 特開２００４−１３２９１３号公報

圧力センサは、様々な測定環境のところに設置されるので、日光や照明等が当たる環境に設置される場合や、測定環境の温度が変化するところに設置される場合がある。ところが圧力センサが受圧媒体としてオイルを用いていると、日光が当たること等によってオイルの温度が上昇して、オイルが膨張することがある。このときには、測定対象の圧力が一定のままでも、オイルの膨張によって水晶振動子が圧力を受けて発振周波数が変化してしまうので、圧力を正確に測れなくなってしまう。

そして特許文献１に開示された水圧式水位計では、オイルが膨張している時にカバー内に水が入ってくると、オイルタンクからオイルが流れ出てしまうおそれがある。このときには水晶振動子が正確な水圧を受けることができず、水位を測れなくなってしまう。

またオイル使用する圧力センサは、不純物の混入を嫌う製品を製造するプラント内に設けることができない。すなわちオイルが気化すると、プラント内をオイルが漂うので、製品に混入するおそれがあるからでる。このためオイルを使用する圧力センサは、設置される環境に制限がかかることになってしまう。

また特許文献２に開示された圧力センサは、ダイヤフラムが圧力を受けて湾曲するのに伴って、双音叉振動子も湾曲するようになっている。双音叉振動子が湾曲すると、この双音叉振動子には引張または圧縮の力とともに、曲げ方向の力が加わる。このため、これらの力を合成した力が双音叉振動子に加わるので、振動腕に沿った方向のみに力が加わる場合に比べて圧力センサの特性を出し難くなる。
本発明は、安定して圧力を測定する圧力センサを提供することを目的とする。

本発明に係る圧力センサは、圧力を受けて変形するダイヤフラムと、励振電極を備えたセンサ振動片とを有し、ダイヤフラムと励振電極の主面とを垂直にしてセンサ振動片の一端をダイヤフラムに接合したことを特徴としている。圧力センサは、ダイヤフラムとセンサ振動片が接合しているので、ダイヤフラムで受けた圧力をそのままセンサ振動片に伝達でき、圧力を正確に求めることができる。また励振電極が伸び縮みする方向にセンサ振動片が変形すれば、センサ振動片の発振周波数が変化する。そして圧力センサは、ダイヤフラムに対して励振電極の主面が垂直になるようにセンサ振動片を配設しているので、センサ振動片には検出軸に沿った一方向の力のみが加わる。このため圧力センサの特性を出しやすくなり、圧力を高精度に測定できる。さらに圧力センサは、圧力の伝達媒体としてオイルを用いていない。したがって圧力センサは、圧力を安定して測定することができる。

また本発明に係る圧力センサは、測定対象となる圧力を受ける受圧面を備え、受圧面に圧力を受けて変形するダイヤフラムと、検出軸を備えたセンサ振動片と、を有しており、受圧面に対して検出軸を直交させて、センサ振動片の一端をダイヤフラムの中央部に接合したことを特徴としている。圧力センサは、ダイヤフラムとセンサ振動片が接合しているので、ダイヤフラムで受けた圧力をそのままセンサ振動片に伝達できる。また圧力センサは、ダイヤフラムに対してセンサ振動片の検出軸を垂直にしているので、センサ振動片には検出軸に沿った方向の力のみが加わり、圧力センサの特性を出し易くできる。またダイヤフラムは中央部の変位が最も大きくなっているので、この中央部にセンサ振動片を接合すれば、ダイヤフラムで受けた圧力をセンサ振動片の伸び縮み方向の長さの変位に変換するときに、この変換の割合を大きくできる。また圧力センサは、圧力の伝達媒体としてオイルを用いていない。したがって圧力センサは、圧力を高精度に測定できるとともに、圧力を安定して測定することができる。

また前述したダイヤフラムには、これの中央部と同心にした周回状の溝を少なくとも１つ設けたことを特徴としている。溝は、ダイヤフラムの中心部と同心になっている周回形状である。これによりダイヤフラムが圧力を受けたときに、この中心部の変位を最も大きくでき、また僅かな圧力でもダイヤフラムが湾曲し易くできる。

また前述したダイヤフラムには、センサ振動片を構成する材料の線膨張係数以下の材料を用いていることを特徴としている。これによりダイヤフラムの熱膨張の影響をセンサ振動片が受けるのを防止できる。

また本発明に係る圧力センサは、センサ振動片を絶縁性の保護膜で覆ったことを特徴としている。これによりセンサ振動片に導電性の異物が付いたとしても、センサ振動片と異物がショートしないので、センサ振動片に不具合が生じるのを防止できる。

また前述したセンサ振動片は、双音叉水晶振動片であることを特徴としている。これによりセンサ振動片の周波数温度特性等の様々な特性が良好になるので、圧力センサは高精度な測定を行える。

また本発明に係る圧力センサは、開口部を備えた筐体を有し、開口部にダイヤフラムを配設するとともに、筐体の内部にセンサ振動片を配設して、センサ振動片の他端を筐体に接合したことを特徴としている。開口部にダイヤフラムを配設すると、このダイヤフラムが圧力を受けて湾曲するときの最大の変位箇所を中央部にすることができる。また筐体の内部と外部で圧力値が変わるようにできるので、筐体の内部の圧力と外部の圧力との違いに基づいて、筐体外部の圧力を求めることができる。さらにセンサ振動片は、筐体の内部に配設してあるので、筐体外部の環境の影響を受け難くなる。

また本発明に係る圧力センサは、センサ振動片に発振回路を接続し、発振回路に周波数測定演算手段を接続したことを特徴としている。これにより圧力センサは、圧力を求めることができる。

以下に、本発明に係る圧力センサの実施形態について説明する。図１は圧力センサの断面図である。圧力センサ１０は、圧力を受けて変形するダイヤフラム１２と、励振電極３０（図２参照）を備えたセンサ振動片２０とを有している。そして圧力センサ１０は、センサ振動片２０をダイヤフラム１２に対して垂直にして、このセンサ振動片２０の一端とダイヤフラム１２とが接合している。

より具体的には、以下にようになっている。図２はセンサ振動片の説明図である。ここで図２（Ａ）はセンサ振動片の平面図、図２（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。まずセンサ振動片２０は、図２に例示した双音叉振動片２２となっている。双音叉振動片２２は、２本の振動腕２４を平行に配置しつつ、これらの両端に基部２６を設けている。そして基部２６には、振動腕２４が接続している部分に切り欠き部２８が設けてあり、振動腕２４が屈曲振動したときに基部２６へ振動が漏れるのを切り欠き部２８で防止している。

振動腕２４は、これの各面に励振電極３０を設けており、図２に示す場合では、３つの励振電極３０を各面に設けている。これらの励振電極３０は、面内において隣り合っているもの同士の極性が異なっている。また励振電極３０は、隣接した面に対して隣り合っているもの同士の極性が異なっている。さらに励振電極３０は、隣接した振動腕２４に対して、隣り合っているもの同士の極性が異なっている。

すなわち図２（Ａ）の上側に示す振動腕２４ａにおいて、この上面３４ａおよび下面３４ｂの中央に設けた励振電極３０の極性がマイナスならば、その面内において隣接している励振電極３０の極性はプラスになっている。このときには、振動腕２４ａにおける各側面３４ｃの中央に設けた励振電極３０の極性がプラスになり（図２（Ｂ）参照）、その面内において隣接している励振電極３０の極性がマイナスになっている。また図２（Ａ）の下側に示す振動腕２４ｂにおいて、この上面３４ａおよび下面３４ｂの中央に設けた励振電極３０の極性はプラスになり、その面内において隣接している励振電極３０の極性がマイナスになっている。このときには、振動腕２４ｂにおける各側面３４ｃの中央に設けた励振電極３０の極性はマイナスになり（図２（Ｂ）参照）、その側面３４ｃにおいて隣接している励振電極３０の極性がプラスになっている。

このような励振電極３０は、同じ極性のもの同士が電極パターン（図示せず）によって導通している。そして振動腕２４の他方の端部側に位置する基部２６ｂには、１対のパッド電極３２が設けてあり、同じ極性となる励振電極３０とパッド電極３２が前記電極パターンを介して導通している。

このような双音叉振動片２２は、基部２６および振動腕２４を圧電体で形成することができる。そして圧電体として水晶を用いた場合は、他の圧電体を用いた場合に比べて、双音叉振動片２２の周波数温度特性等がより良好になる。

そして双音叉振動片２２は、電気信号（駆動信号）を入力すると振動腕２４が屈曲振動をするが、振動腕２４が伸びる方向に力が加わると発振周波数が高くなり、振動腕２４が縮む方向に力が加わると発振周波数が低くなる。このため双音叉振動片２２を用いたセンサ振動片２０では、圧力を検出する軸（検出軸）が振動腕２４の長手方向と平行になっている。したがって各励振電極３０の主面と検出軸が平行になっている。

なお双音叉振動片２２には、パッド電極３２を除いた表面に絶縁性の保護膜（図示せず）が設けてあってもよい。この保護膜の一例としては二酸化シリコンであればよく、励振電極３０や前記電極パターン、振動腕２４等の双音叉振動片２２の表面に蒸着等を用いて形成することができる。これにより各励振電極３０や前記電極パターンの上に導電性の異物が付いたとしても、前記保護膜によって励振電極３０や電極パターンがショートすることを防止している。

またダイヤフラム１２は、次のようになっている。図３はダイヤフラムとセンサ振動片の斜視図である。図４はダイヤフラムとセンサ振動片の断面図である。ダイヤフラム１２は、図３に示すように円板状になっている。ダイヤフラム１２には、これの中央部と同心にした周回状の溝１６、一例としては同心円状の溝１６を少なくとも１つ設けている。なお溝１６は、ダイヤフラム１２にセンサ振動片２０が接合する箇所の周囲に設けてあればよいので、平面視して円形ばかりでなく、四角形等であってもよい。この溝１６を複数設ける場合は、図４に示すように、ダイヤフラム１２の上面および下面に設けることができる。そしてダイヤフラム１２の上面に設けた溝１６と下面に設けた溝１６とが対向しないよう、各溝１６を互い違いに設ければよい。なお実施形態によっては、ダイヤフラム１２の上面および下面のいずれか一方の面のみに複数の溝１６が設けてあってもよい。

そしてダイヤフラム１２の材料には様々なものを用いることができるが、センサ振動片２０を構成する材料の線膨張係数以下のものを用いればよい。すなわちダイヤフラム１２の線膨張係数は、センサ振動片２０の線膨張係数と同じか又はこれ以下になっていればよい。このようにするとダイヤフラム１２は、センサ振動片２０に対して悪影響を与えることがなくなる。具体的には、センサ振動片２０に水晶を利用している場合は、ダイヤフラム１２にも水晶を利用すれば線膨張係数が同じになる。そして水晶よりも線膨張係数の大きい金属材料をダイヤフラム１２に用いた場合に比べて、ダイヤフラム１２の材料に水晶を用いた方が圧力センサ１０の特性が良くなる。

そして図１に示す圧力センサ１０は筐体４０を備えており、ダイヤフラム１２とセンサ振動片２０は筐体４０に配設してある。筐体４０は、下側に向けて開口した第１凹陥部４２と、上側に向けて開口した第２凹陥部４４とを有している。この第１凹陥部４２と第２凹陥部４４の間を仕切っている箇所、すなわち仕切り部４６には、第１凹陥部４２と第２凹陥部４４を連通する連通孔４８が設けてある。また仕切り部４６の中央部分にも貫通孔５０が設けてあり、貫通孔５０を介して第２凹陥部４４から第１凹陥部４２へセンサ振動片２０を通すことができるようになっている。また貫通孔５０は、センサ振動片２０を第１凹陥部４２内に配設した後、ハーメ端子５４および固定台座５６を備えた端子蓋体部５２が入れられて、塞がれるようになっている。なおハーメ端子５４は、端子蓋体部５２を上下方向に貫通して設けてあり、ハーメ端子５４と端子蓋体部５２の間をハーメッチックシールしたものである。このため端子蓋体部５２が貫通孔５０に入れられると、ハーメ端子５４の先端が第１凹陥部４２および第２凹陥部４４の内部それぞれに突出する。また固定台座５６は、センサ振動片２０における他方の基部２６ｂの裏面に固着するようになっている。

このような筐体４０は、第１凹陥部４２の開口している部分（開口部）にダイヤフラム１２を配設している。そしてダイヤフラム１２は、第１凹陥部４２とは反対側になる面が測定対象となる圧力を受ける面（受圧面１４）になるように配設してある。センサ振動片２０は、ダイヤフラム１２を筐体４０に配設した後、貫通孔５０を介して第１凹陥部４２内に入れられて、その一端をダイヤフラム１２に接合している。

なおダイヤフラム１２には、その厚さが数百μｍ程度のものを用いる場合があるので、この場合には、ダイヤフラム１２とセンサ振動片２０を直接に接合することが難しくなる。この場合には、貼付台座６０を介してセンサ振動片２０とダイヤフラム１２を接合すればよい。図３に示す貼付台座６０は、センサ振動片２０に接合する第１台座６２と、ダイヤフラム１２および第１台座６２に接合する第２台座６４とを有している。第１台座６２および第２台座６４は、ダイヤフラム１２と同様に様々な材料を用いて形成することができるが、センサ振動片２０を構成する材料の線膨張係数以下のものを用いればよい。具体的には、センサ振動片２０に水晶を利用している場合は、第１台座６２および第２台座６４も水晶を利用すれば線膨張係数が同じになる。そして第１台座６２は角柱を成しており、センサ振動片２０の裏面、すなわちセンサ振動片２０の一端側に位置する基部２６ａの裏面が第１台座６２の側面に接合している。また第２台座６４は円板を成しており、第２台座６４の上面と第１台座６２の下面が接合するとともに、第２台座６４の下面とダイヤフラム１２の上面とが接合している。なお第２台座６４は、ダイヤフラム１２が変形するときの変位が最も大きい箇所、すなわちダイヤフラム１２の中央部に配設してあればよい。

またセンサ振動片２０は、ダイヤフラム１２に対して垂直になるように配設してある。すなわちセンサ振動片２０の検出軸が、ダイヤフラム１２の受圧面１４に対して垂直になるようにしてある。なお圧力センサ１０に要求される圧力の測定精度によっては、検出軸と受圧面１４が完全に垂直になっていなくてもよく、略垂直になっている状態であってもよい。

そして仕切り部４６に設けた貫通孔５０に端子蓋体部５２を入れて、この貫通孔５０を塞ぐとともに、センサ振動片２０と固定台座５６とを接合する。すなわちパッド電極３２が設けてある他方の基部２６ｂの裏面（パッド電極３２を設けていない面）と固定台座５６の側面を接合する。この後、隙間を利用して、センサ振動片２０のパッド電極３２とハーメ端子５４とをワイヤ６６で接合し、これらを導通させる。また筐体４０は、孔部７０を設けてある蓋体６８を第２凹陥部４４の開口している部分に配設している。この蓋体６８の外側部分、すなわち第２凹陥部４４とは反対側の面には、リード端子７２が接続しており、このリード端子７２はハーメ端子５４と導通している。

そして圧力センサ１０は、センサ回路８０を備えている。図５はセンサ回路のブロック図である。センサ回路８０は、発振回路８２と周波数測定演算手段８４を備えている。発振回路８２は、入力側がリード端子７２と接続しており、このリード端子７２を介してセンサ振動片２０と導通している。発振回路８２は、センサ振動片２０を発振させる回路である。また発振回路８２の後段に周波数測定演算手段８４が接続している。周波数測定演算手段８４は、発振回路８２から出力する信号の周波数、すなわちセンサ振動片２０の発振周波数を測定し、この測定結果から圧力を求めるものであり、例えば周波数カウンタやディジタルカウンタ等を用いればよい。なお発振回路８２は、単独で筐体４０の内部に設けてあってもよく、また周波数測定演算手段８４とともに筐体４０の内部に設けてあってもよい。さらに発振回路８２と周波数測定演算手段８４は集積化されて、１つの集積回路（ＩＣ）チップになっていてもよい。

このような圧力センサ１０の動作は、次のようになっている。まず圧力センサ１０を、圧力を測定する環境に配置する。このときダイヤフラム１２の受圧面１４を圧力測定環境においておく。また第１凹陥部４２は、蓋体６８に設けた孔部７０、第２凹陥部４４および貫通孔５０を介して圧力センサ１０の外側と繋がっているので、大気圧になっている。そして発振回路８２は、ハーメ端子５４を介してセンサ振動片２０に電気信号を供給する。センサ振動片２０は、パッド電極３２および前記電極パターンを介して励振電極３０に電気信号を供給して、振動腕２４を屈曲振動させる。これによりセンサ振動片２０は発振（駆動）する。

このとき測定環境の圧力Ｐ１が第１凹陥部４２の圧力Ｐ２と同じになっていると、ダイヤフラム１２は変形（湾曲）していないので、センサ振動片２０には引張および圧縮のいずれの応力も加わっていない。したがってセンサ振動片２０は、自己が持つ周波数ｆ０で発振する。そして発振回路８２は周波数ｆ０の信号を出力し、周波数測定演算手段８４は周波数ｆ０を検出する。周波数測定演算手段８４は、周波数ｆ０のときの圧力を予め設定して、これを保存しているので、ｆ０に対応した圧力を求める。

そして、測定環境の圧力Ｐ１が第１凹陥部４２の圧力Ｐ２よりも大きくなると、ダイヤフラム１２の受圧面１４に加わっている圧力Ｐ１により、ダイヤフラム１２が第１凹陥部４２の内側に向けて湾曲する。このときセンサ振動片２０は、他端側（図１に示す場合では上側）の基部２６ｂが固定台座５６を介して筐体４０と接合しているので、一端側（図１に示す場合では下側）の基部２６ａから圧縮の力が加わる。すなわちダイヤフラム１２が第１凹陥部４２の内側に向けて湾曲すると、ダイヤフラム１２に対して検出軸を垂直にして配設してあるセンサ振動片２０に、貼付台座６０を介して圧縮の力（図４に示す矢印Ａの向きの力）が加わる。この圧縮の力が加わる方向は検出軸と平行になっているので、センサ振動片２０には検出軸に沿った力のみが加わる。これによりダイヤフラム１２で受けた圧力がセンサ振動片２０の長さの変位に変換される。センサ振動片２０は、圧縮の力を受けて縮むと前記変位に比例して発振周波数が低くなる。このときセンサ振動片２０が周波数ｆ１で発振すると、発振回路８２からは周波数ｆ１の信号を出力し、周波数測定演算手段８４が周波数ｆ１を検出する。周波数測定演算手段８４は、検出した周波数ｆ１と予め設定してある周波数ｆ０との差分を演算して周波数の変化を求めることにより、測定対象の圧力Ｐ１が第１凹陥部４２の圧力Ｐ２よりも大きくなっていることと、その圧力Ｐ１を求める。

これに対し、測定環境の圧力Ｐ１が第１凹陥部４２の圧力Ｐ２よりも小さくなると、ダイヤフラム１２の受圧面１４に加わる圧力Ｐ１によって、ダイヤフラム１２が第１凹陥部４２の外側に向けて湾曲する。このときセンサ振動片２０は、他端側（図１に示す場合では上側）の基部２６ｂが固定台座５６を介して筐体４０と接合しているので、一端側（図１に示す場合では下側）の基部２６ａから引張の力が加わる。すなわちダイヤフラム１２が第１凹陥部４２の外側に向けて湾曲すると、ダイヤフラム１２に対して検出軸を垂直にして配設してあるセンサ振動片２０に、貼付台座６０を介して引張の力（図４に示す矢印Ｂの向きの力）が加わる。この引張の力が加わる方向は検出軸と平行になっているので、センサ振動片２０には検出軸に沿った力のみが加わる。これによりダイヤフラム１２で受けた圧力がセンサ振動片２０の長さの変位に変換される。センサ振動片２０は、引張の力を受けて伸びると前記変位に比例して発振周波数が高くなる。このときセンサ振動片２０が周波数ｆ２で発振すると、発振回路８２からは周波数ｆ２の信号を出力し、周波数測定演算手段８４が周波数ｆ２を検出する。周波数測定演算手段８４は、検出した周波数ｆ２と予め設定してある周波数ｆ０との差分を演算して周波数の変化を求めることにより、測定対象の圧力Ｐ１が第１凹陥部４２の圧力Ｐ２よりも小さいことと、その圧力Ｐ２を求める。
なお第２凹陥部４４を気密封止して、且つ、その内部を真空にすれば、絶対圧を求めることができる。

このような圧力センサ１０によれば、圧力を安定して測定することができる。すなわち圧力センサ１０は、ダイヤフラム１２とセンサ振動片２０が接合しているので、ダイヤフラム１２で受けた圧力をそのままセンサ振動片２０に伝達でき、圧力を正確に求めることができる。また圧力センサ１０は、ダイヤフラム１２に対してセンサ振動片２０の検出軸を垂直にしているので、センサ振動片２０には検出軸に沿った方向の力のみが加わる。このため圧力センサ１０の特性を出しやすくなり、圧力を高精度に測定できる。

またダイヤフラム１２には、センサ振動片２０を構成する材料が有する線膨張係数以下となる材料を用いている。このためダイヤフラム１２の熱膨張の影響をセンサ振動片２０が受けることがなくなるので、圧力センサ１０は高精度な測定を行える。そして水晶を用いてダイヤフラム１２を形成すれば、線膨張係数がより小さくなり、圧力センサ１０はより高精度な測定を行える。そして圧力センサ１０は、センサ振動片２０として双音叉水晶振動片を用いるとともに、水晶ダイヤフラム１２を用いた場合には、センサ振動片２０自体の周波数温度特性が良好になっており、且つ、ダイヤフラム１２の線膨張係数が小さくなっているので、圧力測定環境の温度にかかわらず正確な圧力を測定できる。

またダイヤフラム１２に溝１６を設けているので、ダイヤフラム１２を湾曲させ易くできる。したがって第２凹陥部４４の内部の圧力Ｐ２に対して僅かに異なる圧力Ｐ１でも、ダイヤフラム１２は湾曲するので、感度を高くできる。そして溝１６をより多く設ければ、ダイヤフラム１２をより湾曲させ易くでき、高感度にできる。

またセンサ振動片２０の表面を絶縁性の前記保護膜で覆えば、第２凹陥部４４内に導電性の異物が入って来てセンサ振動片２０に付いたとしても、センサ振動片２０に発振の不具合等が生じることを防止できる。よって安定して圧力の測定を行うことができる。

また圧力センサ１０は、圧力を伝達する媒体としてオイルを使用していないから、オイルが飛散することを防止でき、また測定可能な環境を選ぶ必要がない。また圧力センサ１０は、ベローズ等の機械部品を用いていないので、低価格化を図ることができ、この機械部品の不具合等が発生することもない。

なお前述した実施形態では、センサ振動片２０として双音叉振動片２２を用いた形態について説明した。しかし本発明は、センサ振動片２０が双音叉振動片２２であることに限定されない。すなわちセンサ振動片２０には、ＡＴカットされた圧電基板を用いた振動片（ＡＴカット圧電振動片）や、弾性表面波（ＳＡＷ）素子片を用いることもできる。そしてＡＴカット圧電振動片は、圧電基板の両主面に励振電極が設けてあるので、この励振電極とダイヤフラム１２が垂直になるように配設してあればよい。なおＡＴカット圧電振動片の検出軸は、励振電極の主面に対して平行な方向になっている。またＳＡＷ素子片は、圧電材の主面にすだれ状電極（励振電極）を設けてあるので、このすだれ状電極とダイヤフラム１２とが垂直になるように配設してあればよい。すなわちＳＡＷ素子片は、すだれ状電極に電気信号を印加することによって生じるＳＡＷの伝搬方向が検出軸となるので、このＳＡＷの伝搬方向とダイヤフラム１２が垂直になるように配設してあればよい。

またセンサ振動片２０には、シリコンを微細加工して作製した振動素子（ＭＥＭＳ）や、金属体に圧電材料を設けた振動素子を用いてもよい。

圧力センサの断面図である。 センサ振動片の説明図である。 ダイヤフラムとセンサ振動片の斜視図である。 ダイヤフラムとセンサ振動片の断面図である。 センサ回路のブロック図である。

符号の説明

１０…圧力センサ、１２…ダイヤフラム、１４…受圧面、１６…溝、２０…センサ振動片、３０…励振電極、４０…筐体、４２…第１凹陥部、４４…第２凹陥部、５６…固定台座、６０…貼付台座、８０…センサ回路、８２…発振回路、８４…周波数測定演算手段。

Claims (8)

1. 圧力を受けて変形するダイヤフラムと、励振電極を備えたセンサ振動片とを有し、前記ダイヤフラムと前記励振電極の主面とを垂直にして前記センサ振動片の一端をダイヤフラムに接合したことを特徴とする圧力センサ。
2. 測定対象となる圧力を受ける受圧面を備え、前記受圧面に圧力を受けて変形するダイヤフラムと、
   検出軸を備えたセンサ振動片と、を有しており、
   前記受圧面に対して前記検出軸を直交させて、前記センサ振動片の一端を前記ダイヤフラムの中央部に接合した、
   ことを特徴とする圧力センサ。
3. 前記ダイヤフラムには、これの中央部と同心にした周回状の溝を少なくとも１つ設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
4. 前記ダイヤフラムには、前記センサ振動片を構成する材料の線膨張係数以下の材料を用いていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧力センサ。
5. 前記センサ振動片を絶縁性の保護膜で覆ったことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧力センサ。
6. 前記センサ振動片は、双音叉水晶振動片であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の圧力センサ。
7. 開口部を備えた筐体を有し、前記開口部に前記ダイヤフラムを配設するとともに、前記筐体の内部に前記センサ振動片を配設して、前記センサ振動片の他端を前記筐体に接合したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の圧力センサ。
8. 前記センサ振動片に発振回路を接続し、前記発振回路に周波数測定演算手段を接続したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の圧力センサ。

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