压力传感器用膜片和压力传感器制造技术

本发明专利技术提供抑制了对熔接后的受压面造成的残留应力并改善了经年劣化的压力传感器用膜片和搭载了该膜片的压力传感器。压力传感器（１０）用膜片（３２）呈同心圆状一体地具有中央部（膜片主体）（４０）和周缘部（凸缘）（４４），该中央部（４０）的外表面受到外部压力而变形，内表面向外壳（１２）内部的感压元件（３８）传递力，该周缘部（４４）在所述中央部（膜片主体）（４０）的外侧，与形成在外壳（１２）上的接头（２２）的外周熔接，所述压力传感器（１０）用膜片（３２）封闭所述接头（２２），设置有在所述中央部（膜片主体）（４０）和所述周缘部（凸缘）（４４）之间形成阶梯的缓冲部（４２）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压力传感器用膜片和搭载了该膜片的压力传感器，特别 适合于改善膜片的经年劣化。
技术介绍
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，将力的检测方向设定成检测轴，当在该检测轴的方向上作 用有压力时，所述压电振子的谐振频率变化，根据该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，与该波纹管的有 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，以压縮 力或拉伸力的形式将力F施加到压电振动元件上。在所述压电振子上产 生与该力F对应的应力，通过该应力使谐振频率变化。该压力传感器通 过检测在压电振子上产生的谐振频率的变化来测定压力。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10是示 出现有的压力传感器的结构的示意图。图10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，第2 波纹管507的另一端与第2压力输入口 503连接。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，在波纹管5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 (被枢轴支承的摆动杆)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，作为压縮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施加压縮力或者拉伸力时，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，利用沿着波纹管的伸縮方向的支座 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中公幵的所述压力传感器， 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。接着，在专利文献6、 7中，公开了为了检测发动机内部的油压而固 定在发动机机体上使用的压力传感器。该压力传感器由输出与所施加的 压力对应的电信号的传感部、承受压力的受压用膜片部、以及用于从膜 片向传感部传递压力的压力传递部件构成，具体而言，在中空金属管的 一个端面设置受压用的第1膜片，在另一端面设置检测用的第2膜片，在管内，在所述第l、第2膜片之间夹设力传递部件。力传递部件是由金属或陶瓷构成的中心轴，将其以施加有预应力的状态夹设于一对膜片之间。而且，在第2膜片的外端面上贴附有作为压力检测元件的具有应变 仪功能的芯片，通过力传递部件将由第1膜片承受的压力传递到第2膜 片，并通过应变仪芯片将第2膜片的变形转换成电信号，从而检测发动 机油压。进而，在专利文献8、 9中，示出具有如下结构的压力传感器通过 膜片对内置了感压元件的外壳的压力输入口进行密封，其中公开了通过 激光熔接或电子束熔接等对膜片进行焊接的结构。此时，在膜片和外壳 的熔接部位呈环状地形成板条(熔接凝固部)。专利文献1日本特开昭56-119519号公报专利文献2日本特开昭64-9331号公报专利文献3日本特开平2-228534号公报专利文献4日本特开2005-121628号公报专利文献5日本特开2007-57395号公报专利文献6日本特开2006-194736号公报专利文献7日本特开2007-132697号公报专利文献8日本特开2005-106527号公报专利文献9日本特开2005-106528号公报但是，在专利文献1 3的专利技术中，如图IO所示的压力传感器那样， 填充于第1波纹管506中的油510与构成压力传感器501的要素、例如 力传递部件505、双音叉型振子509等相比，热膨胀系数较大，所以，构成压力传感器501的各部件因温度变化而产生热应变。这样的热应变作为不必要的应力而作用在双音叉型振子509上，因此，存在所测定的压 力值产生误差从而使压力传感器的特性恶化的问题。并且，填充于第1波纹管506中的油610与作为压力测定对象的液 体接触并相对，但是，根据压力传感器的设置方法不同，有时油510会 流出到作为压力测定对象的液体侧，或者液体流入到第1波纹管506侦ij， 所以，有时会在填充于第1波纹管506中的油510内产生气泡。当在油 510内产生气泡时，作为压力的传递介质发挥功能的油510无法经由力传 递部件505将力稳定地传递到双音叉型振子，因此，压力测定有可能产 生误差。进而，如上所述，由于油510与作为压力测定对象的液体接触并相 对，因此根据压力传感器的设置方法不同，油510可能会流出到作为压 力测定对象的液体侧，在用于对忌讳有异物混入的洁净液体进行压力测 定时，存在无法使用采用了油510的现有压力传感器的问题。进而，现有的压力传感器501的力传递部件505具有复杂结构，在 使压力传感器小型化时成为障碍。并且，由于力传递部件505构成为需 要有径部较细的挠曲铰链，因此成为高成本的部件，存在使压力传感器 的制造成本升高的问题。专利文献4和5中提出的压力传感器在姿势倾斜时，波纹管会发生 下垂，所以，对感压元件(双音叉振子)施加的力产生变化，由此，存 在谐振频率也发生变动的问题。进而，由于构成为将内部填充有油的管与压力传感器的压力导入口 连接，并使该管的另一端与被测定液体接触，因此如专利文献1 3中所 揭示的那样，填充于波纹管或管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器用膜片，该压力传感器用膜片呈同心圆状一体地具有中央部和周缘部，该中央部的外表面受到外部压力而变形，内表面形成向外壳内部的感压元件传递力的膜片主体，该周缘部在所述中央部的外侧，与形成在外壳上的压力输入口的外周熔接，所述压力传感器用膜片封闭所述压力输入口，其特征在于，　在所述中央部和所述周缘部之间形成有阶梯壁。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：本山久雄，
申请(专利权)人：爱普生拓优科梦株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]