專利名稱：力檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及力檢測(cè)器，特別是涉及能夠抑制因經(jīng)由凸緣與外部殼體固定而引起的膜片的撓曲靈敏度的劣化的力檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
一直以來，作為水壓計(jì)、氣壓計(jì)、差壓計(jì)等，周知將壓電振子作為力檢測(cè)元件使用的力檢測(cè)器(壓力傳感器)。關(guān)于使用了壓電振子的壓力傳感器，當(dāng)對(duì)壓電振子施加檢測(cè)軸方向的壓力時(shí)，壓電振子的共振頻率發(fā)生變化，根據(jù)該共振頻率的變化檢測(cè)出施加于壓力傳感器的壓力。
專利文獻(xiàn)1、2中，對(duì)檢測(cè)被測(cè)量對(duì)象的壓力與作為基準(zhǔn)的壓力之間的差量的壓力傳感器進(jìn)行了公開。圖17中，示出專利文獻(xiàn)I所記載的壓力傳感器的示意圖，圖17的(a)是分解立體圖，圖17的(b)是剖視圖。如圖17所示，壓力傳感器200中，在圓筒形的殼體202的端面分別形成有膜片204A、膜片204B。在殼體202的側(cè)面的端面的一側(cè)形成有凸緣部410。膜片204A、膜片204B通過中心軸206連結(jié)。并且將壓敏元件208 (力檢測(cè)元件)的長(zhǎng)度方向的一端安裝于殼體202,將另一端安裝于中心軸206。于是使中心軸206向膜片204A、膜片204B受到的壓力的合力的方向移位。通過該移位，壓敏元件208從其長(zhǎng)度方向受到壓縮應(yīng)力或伸長(zhǎng)應(yīng)力，由此能夠檢測(cè)出膜片204A受到的壓力和膜片204B受到的壓力的大小關(guān)系及大小(相對(duì)壓力)。因此根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠以基準(zhǔn)的壓力環(huán)境為基準(zhǔn)而檢測(cè)出被測(cè)量對(duì)象的壓力。同樣的結(jié)構(gòu)在專利文獻(xiàn)2中也被公開。在測(cè)量這種相對(duì)壓力的壓力傳感器中，需要使一方的膜片的壓力環(huán)境和另一方的膜片的壓力環(huán)境分離的結(jié)構(gòu)。圖18中示出專利文獻(xiàn)3的壓力傳感器的示意圖。專利文獻(xiàn)3中，從具有膜片302的元件304的外緣附近的兩主面夾持圓形環(huán)306 (0形環(huán))，分別通過能夠收容元件304的外部殼體308、外部殼體310從元件304的法線方向夾持元件304。并且通過外部殼體308、外部殼體310、元件304使圓形環(huán)306緊固而夾持具有膜片302的元件304。由此膜片302的外部殼體側(cè)308的內(nèi)部空間308a和外部殼體側(cè)310的內(nèi)部空間310a相互分離。并且在外部殼體308上形成有與內(nèi)部空間308a連接的壓力導(dǎo)入口 308b，在外部殼體310上形成有與內(nèi)部空間310a連接的壓力導(dǎo)入口 310b。因此通過使壓力導(dǎo)入口 308b、壓力導(dǎo)入口 310b與相互不同的壓力環(huán)境連接，而在膜片302的正反面形成相互不同的壓力環(huán)境，構(gòu)成能夠檢測(cè)出相互不同的壓力環(huán)境彼此的差壓的壓力傳感器300。同樣的技術(shù)在專利文獻(xiàn)4、5中也被公開。在專利文獻(xiàn)6中，取代圓形環(huán)(0形環(huán))而使用墊圈來夾持凸緣，使元件的一側(cè)的面和另一側(cè)的面的壓力環(huán)境分離。圖19中，示出將專利文獻(xiàn)I的壓力傳感器收容于外部殼體的示意圖，圖20中示出收容于外部殼體的專利文獻(xiàn)I的壓力傳感器的使用形態(tài)的示意圖。專利文獻(xiàn)I所公開的壓力傳感器能夠利用與專利文獻(xiàn)3 6相同的方法使2個(gè)膜片的壓力環(huán)境分離。
S卩，收容壓力傳感器200的外部殼體400具有第I外部殼體402，其具有收容壓力傳感器200的膜片204A側(cè)的凹部404a ;和第2外部殼體404，其具有收容壓力傳感器200的膜片204B側(cè)的凹部404a。此處在第I外部殼體402的凹部404a的底面形成有壓力導(dǎo)入口 402b，在第2外部殼體404的凹部404a上形成有開放孔404b。并且具有圓筒形的形狀的螺入零件406，其通過具有在殼體202的直徑以上且凸緣部410的直徑以下的尺寸的貫穿插入孔406a，而能夠供殼體202貫穿插入并且與凸緣部410抵接。螺入零件406收容于第I外部殼體402及第2外部殼體404，并且在螺入零件406的側(cè)壁的外側(cè)具有與形成于各外部殼體的內(nèi)壁的內(nèi)螺紋402c、404c螺合的外螺紋406b。另夕卜，在凸緣部410的膜片204A側(cè)的面配置有圓形環(huán)408 (0形環(huán))，在凸緣部410的膜片204B 側(cè)的面配置有圓形環(huán)409 (0形環(huán))。 并且，通過使螺入零件406與第I外部殼體402螺合，來使圓形環(huán)408壓接于凸緣部410和第I外部殼體402的凹部402a的底面，使圓形環(huán)409壓接于凸緣部410和螺入零件406，由此，圓形環(huán)408、圓形環(huán)409夾持凸緣部410。并且使第2外部殼體與螺入零件406螺合。通過這種結(jié)構(gòu)，形成如下結(jié)構(gòu)在分別通過圓形環(huán)408、圓形環(huán)409使第I外部殼體402側(cè)的內(nèi)部空間412與第2外部殼體404側(cè)的內(nèi)部空間414相互分離的狀態(tài)下，將壓力傳感器200收納于外部殼體400。例如專利文獻(xiàn)I所記載的相對(duì)壓力的壓力傳感器200能夠用于如圖20所示通過檢測(cè)地下水的水壓而檢測(cè)地下水的水量的情況。該情況下，在收容于外部殼體400的壓力傳感器200中，通過從壓力導(dǎo)入口 402b導(dǎo)入地下水來使膜片204A向地下水側(cè)開放，經(jīng)由安裝于外部殼體400的開放孔404b的管416，使膜片204B向大氣壓側(cè)(中繼箱418)開放，通過雙方的壓力的差量而檢測(cè)出地下水側(cè)的水壓。專利文獻(xiàn)I :日本特開2010-019826號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2010-019827號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本實(shí)公平05-019797號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本實(shí)開平06-046339號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 :日本特開2003-083829號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6 :日本專利第3693890號(hào)公報(bào)但是，存在以下的問題。即，通過經(jīng)由圓形環(huán)408、圓形環(huán)409使外部殼體400的內(nèi)側(cè)和壓力傳感器200的凸緣部410固定，會(huì)產(chǎn)生由凸緣部410的固定引起的應(yīng)變(內(nèi)部應(yīng)力)。于是存在如下問題該應(yīng)變對(duì)膜片204A、204B的受壓靈敏度帶來不良影響，在所檢測(cè)的被測(cè)量壓力中產(chǎn)生誤差。另外本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)如下問題將壓力傳感器200從外部殼體400拆下、并再次將壓力傳感器200收納于外部殼體時(shí)，壓力的零點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明著眼于上述問題，其目的在于提供一種力檢測(cè)器，該力檢測(cè)器可抑制因經(jīng)由凸緣與外部殼體固定而引起的膜片的撓曲靈敏度的劣化，從而得到穩(wěn)定的物理量。本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，其能夠作為以下的應(yīng)用例而實(shí)現(xiàn)。
[應(yīng)用例I]一種力檢測(cè)器，其特征在于，所述力檢測(cè)器具備容器，其具有筒狀的外形；膜片，其配置于所述容器的端面，該膜片受力而向所述容器的內(nèi)側(cè)或外側(cè)移位；力檢測(cè)元件，其具有力檢測(cè)部和與所述力檢測(cè)部的兩端連接的一對(duì)基部，一個(gè)基部與所述膜片側(cè)連接，另一個(gè)基部與所述容器側(cè)連接，該力檢測(cè)元件以與將所述基部彼此連接的線平行的方向?yàn)闄z測(cè)軸，來檢測(cè)通過所述膜片的移位而產(chǎn)生的力；以及凸緣部，其從所述容器的側(cè)面向所述側(cè)面的外周側(cè)突出，并與所述側(cè)面的外周同心，所述凸緣部配置成配置有所述膜片的所述端面從所述凸緣部向所述凸緣部的厚度方向突出。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，凸緣部與膜片之間的距離比凸緣部和膜片形成同一平面的情況要大，因此通過凸緣部的夾持而產(chǎn)生的應(yīng)力在傳遞至膜片之前被緩和。因此，形成為能夠抑制因經(jīng)由凸緣部與外部殼體固定而引起的膜片的撓曲靈敏度的劣化、并得到穩(wěn)定的物理量的力檢測(cè)器。[應(yīng)用例2]應(yīng)用例I記載的力檢測(cè)器，其特征在于，所述力檢測(cè)元件配置成所述檢測(cè)軸的方向與所述膜片的移位方向平行。 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，力檢測(cè)元件能夠直接接受膜片的移位所產(chǎn)生的力，因此能夠提高力檢測(cè)器的靈敏度。[應(yīng)用例3]應(yīng)用例I或2記載的力檢測(cè)器，其特征在于，所述力檢測(cè)器具備第2膜片，其配置于所述容器的與所述膜片對(duì)置的位置；以及力傳遞構(gòu)件，其將所述膜片和所述第2膜片連結(jié)，并且該力傳遞構(gòu)件向從所述膜片接受的力和從所述第2膜片接受的力的合力的方向移位，所述力檢測(cè)元件中，所述一個(gè)基部與所述力傳遞構(gòu)件連接。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，形成為能夠測(cè)量膜片和第2膜片之間的相對(duì)的物理量的力檢測(cè)器。[應(yīng)用例4]應(yīng)用例3記載的力檢測(cè)器，其特征在于，所述凸緣部配置于所述側(cè)面的中央部。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在與容器的膜片對(duì)置的端面的位置配置有另外的膜片的情況下，從2個(gè)膜片到凸緣部的距離一致。因此由凸緣的夾持產(chǎn)生的應(yīng)力不會(huì)偏向一個(gè)膜片側(cè)地進(jìn)行傳遞。另外在容器的側(cè)面的中央部配置有凸緣部，因此由凸緣部的夾持產(chǎn)生的應(yīng)力在到達(dá)各膜片之前能夠被充分地緩和。因此形成為能夠高精度地抑制因經(jīng)由凸緣部與外部殼體固定而引起的膜片的撓曲靈敏度的劣化的力檢測(cè)器。[應(yīng)用例5]應(yīng)用例3記載的力檢測(cè)器，其特征在于，所述容器具有圓筒形的側(cè)壁部，其形成所述側(cè)面，并在兩端具有開口部；以及第I蓋部和第2蓋部，它們形成所述端面，并分別將所述開口部封閉，在所述第I蓋部配置有所述膜片，在所述第2蓋部配置有所述第2膜片，所述凸緣部配置于所述第I蓋部和所述第2蓋部中的任意一方的側(cè)面，并且所述凸緣部配置在這樣的位置配置有所述膜片的蓋部所形成的所述端面從所述凸緣部向所述凸緣部的厚度方向突出。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠維持力檢測(cè)器整體的強(qiáng)度，并且減少力檢測(cè)器與外部殼體之間的間隙的容積，能夠容易地向外部放出將力檢測(cè)器導(dǎo)入液體中時(shí)的所述間隙中殘存的空氣，從而能夠抑制壓力的測(cè)量誤差。[應(yīng)用例6]應(yīng)用例I 5中的任意I例所記載的力檢測(cè)器，其特征在于，所述側(cè)面的外周的直徑在所述凸緣部的一個(gè)面?zhèn)群退鐾咕壊康呐c所述一個(gè)面對(duì)置的另一個(gè)面?zhèn)认嗷ゲ煌?br> 暴露于物理量測(cè)量環(huán)境的膜片根據(jù)測(cè)量的物理量的大小及環(huán)境而改變其直徑的設(shè)計(jì)，因此安裝有膜片的蓋部的直徑會(huì)發(fā)生改變。但是根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，暴露于作為基準(zhǔn)的環(huán)境中的膜片能夠使用相同規(guī)格的產(chǎn)品，因此能夠抑制對(duì)應(yīng)于測(cè)量環(huán)境而變更了膜片的設(shè)計(jì)時(shí)的力檢測(cè)器的成本。[應(yīng)用例7]應(yīng)用例6所記載的力檢測(cè)器，其特征在于，所述力檢測(cè)器具備第I圓形環(huán)，其與所述凸緣部的所述一個(gè)面抵接；以及第2圓形環(huán)，其與所述凸緣部的所述另一個(gè)面抵接，所述第I圓形環(huán)的截面半徑和靠所述凸緣部的一個(gè)面?zhèn)鹊乃鋈萜鞯陌霃竭@兩者之和、與所述第2圓形環(huán)的截面半徑和靠所述凸緣部的另一個(gè)面?zhèn)鹊乃鋈萜鞯陌霃竭@兩者之和彼此相等。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第I圓形環(huán)的截面的中心和第2圓形環(huán)的截面的中心夾著凸緣部而彼此相對(duì)。因此,能夠通過凸緣部的夾持而抑制使蓋部整體及膜片整體彎曲變形的應(yīng)力的發(fā)生。[應(yīng)用例8]應(yīng)用例I 7中的任意I項(xiàng)所記載的力檢測(cè)器，其特征在于，所述力檢測(cè)器具備外部殼體，該外部殼體收容所述容器，并且該外部殼體在與所述膜片對(duì)置的位置具有壓力導(dǎo)入口，所述外部殼體形成有孔，所述孔從所述外部殼體的側(cè)面向所述壓力導(dǎo)入
口匯合。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠在將力檢測(cè)器導(dǎo)入液體中時(shí)高效地將在外部殼體與力檢測(cè)器之間殘留的空氣排出。


圖I是第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器的立體圖(沿YZ面剖開后的剖視圖)。圖2是第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器的剖視圖，圖2的(a)是沿XZ面剖開后的剖視圖，圖2的(b)是沿YZ面剖開后的剖視圖。圖3是第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器和收容所述力檢測(cè)器的外部殼體的分解立體圖。圖4是將第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器收容于外部殼體的立體圖。圖5是將第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器收容于外部殼體的剖視圖。圖6是第2實(shí)施方式的力檢測(cè)器的剖視圖，圖6的(a)是沿XZ面剖開后的剖視圖，圖6的(b)是沿YZ面剖開后的剖視圖。圖7是第3實(shí)施方式的力檢測(cè)器及外部殼體中、第I外周部的直徑大于側(cè)壁部的直徑時(shí)的(沿XZ面剖開后的)剖視圖。圖8是第3實(shí)施方式的力檢測(cè)器及外部殼體中、第I外周部的直徑小于側(cè)壁部的直徑時(shí)的(沿XZ面剖開后的)剖視圖。圖9是第4實(shí)施方式的力檢測(cè)器的剖視圖，圖9的(a)是沿XZ面剖開后的剖視圖，圖9的(b)是沿YZ面剖開后的剖視圖。圖10是第4實(shí)施方式的力檢測(cè)器的變形例的剖視圖。圖11是第5實(shí)施方式的力檢測(cè)器的剖視圖，圖11的(a)是沿XZ面剖開后的剖視圖，圖11的(b)是沿YZ面剖開后的剖視圖。圖12是按照預(yù)定的環(huán)境溫度表示現(xiàn)有技術(shù)的力檢測(cè)器相對(duì)于外部殼體進(jìn)行了裝卸時(shí)的、裝卸前后的力檢測(cè)器的壓力值的變化的圖。圖12中縱軸為變化量(％ )，橫軸為施加壓力(kPa)。另外，力檢測(cè)器的環(huán)境溫度設(shè)為-10°C、+10°C、+25°C、+50°C。圖13是按照凸緣部的厚度表示現(xiàn)有技術(shù)的力檢測(cè)器相對(duì)于外部殼體進(jìn)行了裝卸時(shí)的力檢測(cè)器的共振頻率(壓力值變化)的歷時(shí)變化的圖。圖13的(a)中凸緣部的厚度為3mm，圖13的(b)中凸緣部的厚度為4臟，圖13的(c)中凸緣部的厚度為6. 5mm。圖13中，縱軸為頻率(Hz)，橫軸為時(shí)間(a. u.)。圖14是表示本實(shí)施方式的力檢測(cè)器和現(xiàn)有技術(shù)的力檢測(cè)器中，相對(duì)于外部殼體進(jìn)行了裝卸時(shí)的、裝卸前后的各傳感器的共振頻率(壓力值)的變化的比較的圖。圖14中，縱軸為頻率變化量(Hz)，橫軸為凸緣的厚度(_)。圖15是按照預(yù)定的溫度表示本實(shí)施方式的力檢測(cè)器相對(duì)于外部殼體反復(fù)進(jìn)行了 裝卸時(shí)的、裝卸前后的壓力值的變化的圖。圖15的(a)是進(jìn)行了 I次上述的裝卸工序的情況，圖15的(b)是進(jìn)行了 2次上述的裝卸工序的情況，圖15的(c)是進(jìn)行了 3次上述的裝卸工序的情況，圖15的(d)是進(jìn)行了 4次上述的裝卸工序的情況。此外圖15的各圖中，縱軸為變化量(％ )，橫軸為施加壓力(IOOPa)。此外圖15的各圖中，力檢測(cè)器的環(huán)境溫度設(shè)為-l(rc、+l(rc、+3(rc、+5(rc。圖16是表示本實(shí)施方式的力檢測(cè)器相對(duì)于外部殼體反復(fù)進(jìn)行了 3次裝卸時(shí)的力檢測(cè)器的滯后特性的圖。圖16的(a)中力檢測(cè)器的環(huán)境溫度設(shè)為-10°c，圖16的(b)中力檢測(cè)器的環(huán)境溫度設(shè)為+10°C，圖16的(c)中力檢測(cè)器的環(huán)境溫度設(shè)為+30°C，圖16的(d)中力檢測(cè)器的環(huán)境溫度設(shè)為+50°C。圖16的各圖中，縱軸為變化量(％)，橫軸為施加壓力(Pa)。圖17是專利文獻(xiàn)I所記載的壓力傳感器的示意圖，圖17的(a)是分解立體圖，圖17的(b)是剖視圖。圖18是專利文獻(xiàn)3所記載的壓力傳感器的示意圖。圖19是將專利文獻(xiàn)I的壓力傳感器收容于外部殼體的示意圖。圖20是表示收容于外部殼體的專利文獻(xiàn)I的壓力傳感器的使用形態(tài)的示意圖。標(biāo)號(hào)說明10 :力檢測(cè)器；12 :殼體；14 :第I蓋部；16 :第I外周部；18 :第2外周部；20 :開口部；22 :凸緣部；24 :第2蓋部；26 :凹部；28 :凸臺(tái)部；30 :貫穿插入孔；32 :孔；34 :孔；36 支承軸；38 :密封端子；40 :導(dǎo)線；42 :側(cè)壁部;44A、44B :膜片;46 :中央部；48 :撓性部；50 周緣部;52 :中心軸；54 :固定部；56 :貫通孔；58 :力檢測(cè)元件；60 :振動(dòng)臂；62 :第I基部；64 :第2基部；66 :外部殼體；68 第I外部殼體；70 :凹部；72 :內(nèi)螺紋；74 :壓力導(dǎo)入口 ；76 :排出口 ；78 :內(nèi)部空間；80 :螺入零件；81 :貫穿插入孔；82 :外螺紋；84 :第2外部殼體；86 :凹部；88 :開放孔;90 :內(nèi)螺紋；92 :管；94 :內(nèi)部空間；96 :圓形環(huán)；98 :圓形環(huán)；100 力檢測(cè)器；102 :凸緣部；104 :側(cè)壁部；110 :力檢測(cè)器；112 :凸緣部；116 :第2外周部；116a 開口部；118 :膜片；120 :膜片；122 :第I圓形環(huán)；124 :第2圓形環(huán)；126 第I蓋部；128 :第I外部殼體；130 :第2外部殼體；132 :螺入零件；140 :力檢測(cè)器；142 :固定部；144 :固定部；150 :力檢測(cè)器；152 :壓力導(dǎo)入口 ；160 :力檢測(cè)器；162 :力檢測(cè)元件；164A :激振電極；164B :激振電極;166A :引出電極；166B :引出電極；168A :導(dǎo)線；168B :導(dǎo)線；170A :密封端子；170B :密封端子；200 :壓力傳感器；202 :殼體;204A、204B :膜片；206 :中心軸；208 :壓敏元件；300 :壓力傳感器；302 :膜片；304 :元件；306 :圓形環(huán)；308 :外部殼體；308a :內(nèi)部空間；308b :壓力導(dǎo)入口 ；310 :外部殼體；310a :內(nèi)部空間；310b :壓力導(dǎo)入口 ；400 :外部殼體；402 :第I外部殼體；402a :凹部；402b :壓力導(dǎo)入口 ；402c :內(nèi)螺紋；404 :第2外部殼體；404a :凹部；404b :開放孔；404c :內(nèi)螺紋；406 :螺入零件；406a :貫穿插入孔；406b :外螺紋；408 :圓形環(huán)；410 :凸緣部；412 :內(nèi)部空間；414 :內(nèi)部空間；416 :管；418 :中繼箱。
具體實(shí)施例方式以下，使用圖中所示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的力檢測(cè)器進(jìn)行詳細(xì)說明。其中，該實(shí)施方式所記載的構(gòu)成要素、種類、組合、形狀、其相對(duì)配置等只要沒有特定的記載，就不是旨在將本發(fā)明的范圍限定于此，而只不過是單純的說明例而已。此外，設(shè)圖中所示的X軸、Y軸、Z軸形成直角坐標(biāo)系。圖I中表示第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器的立體圖(沿YZ面剖開后的剖視圖)。圖2中表示第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器的剖視圖，圖2的(a)是沿XZ面剖開后的剖視圖，圖2的 (b)是沿YZ面剖開后的剖視圖。第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器10如圖I所示具有以線段0為中心軸線的圓筒形狀。力檢測(cè)器10中，通過殼體12和膜片44A、膜片44B來形成將內(nèi)部氣密封閉的容器。并且在具備膜片44A、膜片44B的容器的收容空間中，具有力檢測(cè)元件58、支承軸36、作為力傳遞構(gòu)件的中心軸52等。并且力檢測(cè)器10是檢測(cè)出相對(duì)的物理量的力檢測(cè)器，所述相對(duì)的物理量是如后所述由力檢測(cè)元件58檢測(cè)出的、膜片44A所接受的壓力與膜片44B (第2膜片)所接受的物理量(壓力)的差的力。另外，容器內(nèi)被進(jìn)行真空封閉。作為力檢測(cè)器10的容器的一部分的殼體12具有圓形的第I蓋部14(膜片44A)、圓形的第2蓋部24 (膜片44B)、支承軸36、圓筒形的側(cè)壁部42。第I蓋部14呈同心圓狀地形成有 第I外周部16，其具有與圓筒形的側(cè)壁部42的內(nèi)壁的-Z軸側(cè)的壁面相接觸的側(cè)面；第2外周部18，其與側(cè)壁部42的-Z軸側(cè)的端部抵接；以及開口部20，其將第I外周部16及第2外周部18連通。并且在第2外周部18的側(cè)壁部42側(cè)連接有凸緣部22。凸緣部22從形成殼體側(cè)面的第2外周部18向第2外周部18的外周側(cè)突出并且配置成在俯視圖上(從Z軸方向觀察)與第2外周部18的外周同心。另外凸緣部22以與第I蓋部14的+Z軸側(cè)、即第2外周部18的側(cè)壁部42側(cè)的面形成同一平面的方式與第I蓋部14 一體地連接。由此，如圖2所示，凸緣部22以使配置有膜片44A的第2外周部18的-Z軸側(cè)的端面從凸緣部22沿凸緣部22的厚度方向(Z軸方向)突出距離A的方式配置。此處第2外周部18與側(cè)壁部42的直徑相同。因此第I外周部16的直徑比第2外周部18的直徑小相當(dāng)于側(cè)壁部42的厚度的量。此外第2外周部18如后所述暴露在物理量測(cè)量對(duì)象(壓力測(cè)量對(duì)象)的環(huán)境下。第2蓋部24的側(cè)面的外形具有與側(cè)壁部42的內(nèi)壁相接的直徑，并且第2蓋部24與側(cè)壁部42的內(nèi)壁的+Z軸側(cè)的壁面連接。另外第2蓋部24在+Z軸側(cè)的面形成有與第2蓋部24成同心圓狀的凹部26。并且凹部26的開口部被膜片44B封閉。通過該配置，凸緣部22以使配置有膜片44B的第2蓋部24的+Z軸側(cè)的端面從凸緣部22沿凸緣部22的厚度方向(Z軸方向)突出的方式配置。另外在第2蓋部24的-Z軸側(cè)的面與第2蓋部24成同心圓狀地形成有凸臺(tái)部28，并且形成有貫穿插入孔30，該貫穿插入孔30使凸臺(tái)部28及凹部26在Z軸方向連通、并供后述的中心軸52貫穿插入。凸臺(tái)部28是與力檢測(cè)元件58連接的部分。凸臺(tái)部28從Z軸方向觀察形成為圓形，但優(yōu)選凸臺(tái)部28的與力檢測(cè)元件58的第I基部62連接的部分形成為平面。當(dāng)然凸臺(tái)部28也可以從Z軸方向觀察形成為矩形等多邊形。在第I蓋部14的第I外周部16的與第2蓋部24相對(duì)的面上形成有供支承軸36嵌入的孔32，在第2蓋部24的與第I蓋部14相對(duì)的面上也形成有供支承軸36嵌入的孔34。因此孔32、孔34形成于相互對(duì)置的位置。并且通過在孔32、孔34中嵌入支承軸36，而使第I蓋部14和第2蓋部24經(jīng)由支承軸36連結(jié)。支承軸36是具有一定的剛性且長(zhǎng)度方向?yàn)橥罿軸方向的棒狀的構(gòu)件，其配置在由殼體12和膜片44A、膜片44B構(gòu)成的容器的內(nèi)部，支承軸36的一端嵌入第I蓋部14的孔32中，另一端嵌入第2蓋部24的孔34中，由此在第I蓋部14、支承軸36及第2蓋部24之間獲得一定的剛性。此外支承軸36雖然使用了多根，但可根據(jù)各孔的位置的設(shè)計(jì)而任意配置。另外在第2蓋部24安裝有密封端子38。該密封端子38用于對(duì)力檢測(cè)元件58的電極部(未圖示)施加交流電壓而使力檢測(cè)元件58振動(dòng)。密封端子38能夠使IC(集成電路，未圖示)與力檢測(cè)元件58經(jīng)由導(dǎo)線40電連接，所述IC安裝于殼體12的外部面、或在殼體12外與殼體12分離配置。此外圖2中雖然描繪了 I個(gè)密封端子38，但密封端子38對(duì)應(yīng)于力檢測(cè)元件58的電極部(未圖示)的總數(shù)而安裝于第2蓋部24。圓筒形的側(cè)壁部42形成為其內(nèi)徑與第I蓋部14的第I外周部16的直徑及第2蓋部24的直徑相等。因此，使側(cè)壁部42的-Z軸側(cè)的端部與凸緣部22(第2外周部18)連接，并且使側(cè)壁部42的內(nèi)壁的-Z軸側(cè)的壁面與第I外周部16的側(cè)面連接，使側(cè)壁部的內(nèi)壁的+Z軸側(cè)的壁面與第2蓋部24的側(cè)面連接，由此將殼體12封閉。第I蓋部14、第2蓋部24、側(cè)壁部42優(yōu)選由不銹鋼等金屬形成，支承軸36優(yōu)選使用具有一定的剛性且熱膨脹系數(shù)小的陶瓷等。膜片44A、44B的與殼體12的外部相面對(duì)的一個(gè)主面為受壓面，所述受壓面具有接受被測(cè)量壓力環(huán)境(例如液體)的力(壓力)而撓曲變形的撓性部48。并且通過撓性部48以向殼體12內(nèi)部側(cè)或外部側(cè)(Z軸方向)移位的方式發(fā)生撓曲變形，來向力檢測(cè)元件58傳遞沿Z軸的壓縮力或拉伸力。因此,膜片44A、44B具有借助來自外部的力(壓力)而發(fā)生移位的中央部46、以及位于所述中央部46的外周且以使所述中央部46能夠移位的方式通過來自外部的力而發(fā)生撓曲變形的撓性部48。另外在膜片44A上具有周緣部50，該周緣部50位于所述撓性部48的外周且與第I蓋部14的開口部20的-Z軸側(cè)的端部連接。另外在膜片44B上具有周緣部50，該周緣部50位于所述撓性部48的外周且與第2蓋部24的凹部26的開口部接合而被固定。此外理想的是，周緣部50即使受到壓力也不移位，中央部46即使受到壓力也不變形。膜片44A、44B的材質(zhì)可以為不銹鋼之類的金屬或陶瓷等耐腐蝕性優(yōu)良的材料，也可以是水晶之類的單晶體或其他非晶體。例如在由金屬形成的情況下，對(duì)金屬母材進(jìn)行沖 壓加工而形成即可，在由水晶形成的情況下，以使撓性部比其他部分薄的方式進(jìn)行光學(xué)刻蝕加工即可。此外，膜片44A、44B也可以對(duì)向外部露出的表面利用耐腐蝕性的膜進(jìn)行涂敷，以避免被液體或氣體等腐蝕。例如如果是金屬制的膜片，則可以涂敷鎳的化合物，如果膜片是水晶之類的壓電晶體，則涂敷硅即可。
作為力傳遞構(gòu)件的中心軸52將膜片44A和膜片44B連結(jié)。中心軸52配置在殼體12內(nèi)，并且沿Z軸方向具有長(zhǎng)度方向。并且中心軸52的長(zhǎng)度方向的一端與膜片44A的中央部46連接，另一端與膜片44B的中央部46連接。中心軸52的材料與支承軸36同樣地，優(yōu)選采用具有一定的剛性且熱膨脹系數(shù)小的陶瓷等。并且在中心軸52的中央部安裝有固定部54。固定部54形成有供中心軸52沿Z軸方向貫穿插入并與中心軸52連接的貫通孔56。因此固定部54伴隨Z軸方向的中心軸52的移位而沿Z軸方向移位。另外在固定部54的側(cè)面連接有后述的力檢測(cè)元件58的第2基部64。此時(shí)，優(yōu)選凸臺(tái)部28的安裝力檢測(cè)元件58的部分和固定部54的安裝力檢測(cè)元件58的部分配置成形成同一平面。由此，在將力檢測(cè)元件58安裝于凸臺(tái)部28及固定部54時(shí)不會(huì)使力檢測(cè)元件58變形，能夠抑制由此導(dǎo)致的變形所引起的壓力值的測(cè)量誤差。力檢測(cè)元件58由水晶、鈮酸鋰、鉭酸鋰等壓電材料形成，力檢測(cè)元件58具有作為力檢測(cè)部的振動(dòng)臂60以及在其兩端形成的第I基部62和第2基部64。第I基部62與凸臺(tái)部28的側(cè)面連接，第2基部64與固定部54的側(cè)面連接。因此力檢測(cè)元件58經(jīng)由凸臺(tái)部28與殼體12 (容器)連接，并經(jīng)由固定部54與作為力傳遞構(gòu)件的中心軸52連接。另夕卜，力檢測(cè)元件58配置成使其長(zhǎng)度方向(Z軸方向)、即第I基部62和第2基部64排列的方向與中心軸52、膜片44A、膜片44B的移位方向(Z軸方向)同軸或平行,該移位方向成為檢測(cè)軸。并且在力檢測(cè)元件58的振動(dòng)臂60上形成有激振電極(未圖示)，并具有與激振電極(未圖示)電連接的電極部(未圖示)。力檢測(cè)元件58的電極部(未圖示)經(jīng)由密封端子38及導(dǎo)線40與IC(未圖示)電連接，通過從IC(未圖示)供給的交流電壓，該電極部以固有的共振頻率振動(dòng)。并且力檢測(cè)元件58通過從其長(zhǎng)度方向(Z軸方向)接受伸長(zhǎng)應(yīng)力或壓縮應(yīng)力而致使共振頻率變動(dòng)。本實(shí)施方式中，作為形成力檢測(cè)部的振動(dòng)臂60，能夠應(yīng)用雙音叉型振子。雙音叉型振子具有如下特性對(duì)作為振動(dòng)臂60的所述2個(gè)振動(dòng)梁施加拉伸應(yīng)力(伸長(zhǎng)應(yīng)力)或壓縮應(yīng)力時(shí)，其共振頻率與施加的應(yīng)力大致成比例地變化。并且雙音叉型壓電振動(dòng)片與厚度剪切振子等相比，共振頻率相對(duì)于伸長(zhǎng)/壓縮應(yīng)力的變化極大，共振頻率的可變幅度大，因此適合應(yīng)用于檢測(cè)微小的物理量的差(壓力差)的分辨能力優(yōu)良的力檢測(cè)器。雙音叉型壓電振子在受到伸長(zhǎng)應(yīng)力時(shí)振動(dòng)臂60的共振頻率變高，在受到壓縮應(yīng)力時(shí)振動(dòng)臂60的共振頻率變低。另外本實(shí)施方式中不僅能應(yīng)用具有2個(gè)柱狀的振動(dòng)梁的力檢測(cè)部，還能夠應(yīng)用由一根振動(dòng)梁(單梁)構(gòu)成的力檢測(cè)部。將力檢測(cè)部(振動(dòng)臂)構(gòu)成為單梁型的振子時(shí)，在從長(zhǎng)度方向(檢測(cè)軸方向)接受了相同應(yīng)力的情況下，其位移變?yōu)?倍，因此能夠形成相比雙音叉的情況能夠以更高靈敏度檢測(cè)出物理量的力檢測(cè)器。本實(shí)施方式中，在施加于膜片44A的力(壓力)比施加于膜片44B的力(壓力)大的情況下，中心軸52向+Z軸方向移位，由此力檢測(cè)元件58在Z軸方向上受到壓縮應(yīng)力，因此共振頻率降低。相反，施加于膜片44A的力(壓力)比施加于膜片44B的力(壓力)小的情況下，中心軸52向-Z軸方向移位，由此力檢測(cè)元件58在Z軸方向上受到拉伸應(yīng)力，因此共振頻率變高。此外，上述的壓電材料中，作為雙音叉型或單梁型的壓電振子的壓電基板用，優(yōu)選溫度特性優(yōu)良的水晶。另外由水晶形成力檢測(cè)元件的情況下，優(yōu)選如上所述通過光學(xué)刻蝕加工形成。第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器10的組裝中，首先使膜片44A與第I蓋部14連接，使膜片44B與第2蓋部24 (帶有密封端子38)連接。然后使支承軸36嵌入第I蓋部14的孔32 中而連接，并且使中心軸52 (帶有固定部54)的一端與膜片44A的中央部46連接。然后使中心軸52穿過第2蓋部24的貫穿插入孔30并使中心軸52的另一端與膜片44B的中央部46連接。此時(shí)使支承軸36也嵌入第2蓋部24的孔34中而連接。接著，使力檢測(cè)元件58的第I基部62與第2蓋部24的凸臺(tái)部28的側(cè)面連接，使第2基部64與固定部54的側(cè)面連接。并且利用導(dǎo)線40使力檢測(cè)元件58的電極部(未圖示)和密封端子38連接。最后，使通過第I蓋部14、第2蓋部24、支承軸36等而形成了外形的結(jié)構(gòu)體貫穿插入于圓筒形的側(cè)壁部42，使側(cè)壁部42與第I蓋部14 (凸緣部22)、第2蓋部24連接，由此構(gòu)建力檢測(cè)器10。此外為了使力檢測(cè)器10的殼體12內(nèi)為真空，使上述的結(jié)構(gòu)體和側(cè)壁部42的安裝在真空室內(nèi)進(jìn)行即可。另外也可以在側(cè)壁部42形成封閉孔(未圖示)，在使側(cè)壁部42連接后從封閉孔(未圖示)對(duì)容器內(nèi)部進(jìn)行真空吸引，通過封閉構(gòu)件(未圖示)將封閉孔(未圖示)封閉。圖3中表示第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器和收容所述力檢測(cè)器的外部殼體的分解立體圖。圖4中表示將第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器收容于外部殼體的立體圖。圖5中表示將第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器收容于外部殼體的剖視圖。收容力檢測(cè)器10的外部殼體66由第I外部殼體68、第2外部殼體84 (圖3、圖4中未圖示，參照?qǐng)D5)、螺入零件80構(gòu)成，該外部殼體66與力檢測(cè)器10同樣具有以線段0為中心的圓筒形狀。另外在力檢測(cè)器10的凸緣部配置有圓形環(huán)96 (0形環(huán))、圓形環(huán)98 (0形環(huán))(參照?qǐng)DI)。第I外部殼體68具有收容力檢測(cè)器10的膜片44A側(cè)的凹部70，并且在凹部70的開口部形成有與螺入零件80螺合的內(nèi)螺紋72。另外在第I外部殼體68的凹部70的底部的中央形成有長(zhǎng)度方向?yàn)閆軸方向的壓力導(dǎo)入口 74。并且形成有從第I外部殼體68的凹部70的底部的側(cè)面通向壓力導(dǎo)入口 74的排出口 76。從Z軸方向觀察，該排出口 76配置成以壓力導(dǎo)入口 74為中心而形成十字。該壓力導(dǎo)入口 74、排出口 76能夠通過鉆孔切削形成。如圖5所示，第2外部殼體84具有收容力檢測(cè)器10的膜片44B側(cè)的凹部86。另外在凹部86的開口部形成有與螺入零件80螺合的內(nèi)螺紋90。并且在第2外部殼體84的凹部86的中央形成有開放孔88。另外，該開放孔88與中空的管92連接。螺入零件80通過具有在側(cè)壁部42的直徑以上且凸緣部22的直徑以下的尺寸的貫穿插入孔81 (參照?qǐng)D3)，而具有供側(cè)壁部42貫穿插入并且能夠與凸緣部22抵接的圓筒形的形狀。并且螺入零件80收容于第I外部殼體68及第2外部殼體84，并且在螺入零件80的側(cè)壁的外側(cè)具有與在各外部殼體的內(nèi)壁形成的內(nèi)螺紋72、90螺合的外螺紋82。在此處，使外螺紋82與內(nèi)螺紋72、90螺合的情況下，外螺紋82與內(nèi)螺紋72、內(nèi)螺紋90 (參照?qǐng)D5)之間不存在液體及氣體的泄漏。如圖I、圖5所示，圓形環(huán)96(0形環(huán))是具有與第2外周部18的外周相仿的尺寸的環(huán)狀的彈性體，圓形環(huán)98(0形環(huán))是具有與側(cè)壁部42的外周相仿的尺寸的環(huán)狀的彈性體。此處圓形環(huán)96和圓形環(huán)98的截面的直徑相互一致。另外本實(shí)施方式中，側(cè)壁部42的外周和第2外周部18具有同一直徑 ，因此圓形環(huán)96和圓形環(huán)98的內(nèi)周的直徑相互一致。并且，通過使螺入零件80與第I外部殼體68螺合，圓形環(huán)96與凸緣部22及凹部70的底面壓接，圓形環(huán)98與凸緣部22及螺入零件80的凸緣部22對(duì)置面壓接，從而圓形環(huán)96和圓形環(huán)98分別壓縮變形。并且通過圓形環(huán)96與凸緣部22及凹部70的壓接，如圖5所示，形成由第I外部殼體68、力檢測(cè)器10 (膜片44A)、圓形環(huán)96構(gòu)成的內(nèi)部空間78。另外通過圓形環(huán)98與凸緣部22及螺入零件80的壓接，形成由第2外部殼體84、力檢測(cè)器10 (膜片44B)、圓形環(huán)98構(gòu)成的內(nèi)部空間94。因此，能夠通過該圓形環(huán)96、圓形環(huán)98使膜片44A、膜片44B的壓力環(huán)境分離。因此，例如通過使管92的一端向作為基準(zhǔn)的物理量測(cè)量環(huán)境下(例如大氣壓這樣的壓力環(huán)境下)開放，能夠使由第2外部殼體84、力檢測(cè)器10和圓形環(huán)98形成的內(nèi)部空間94、及膜片44B暴露于作為基準(zhǔn)的壓力環(huán)境下(大氣壓)。該情況下，使與密封端子38連接的導(dǎo)線40貫穿插入于開放孔88、管92而與IC(未圖示)連接即可。另一方面，通過使壓力導(dǎo)入口 74、排出口 76暴露于作為測(cè)量對(duì)象的物理量被測(cè)量環(huán)境下(被測(cè)量壓力環(huán)境下)，能夠使由第I外部殼體68、力檢測(cè)器10和圓形環(huán)96形成的內(nèi)部空間78、及膜片44A暴露于被測(cè)量壓力環(huán)境下(例如水壓)。這樣，在收容于外部殼體66的力檢測(cè)器10中，凸緣部22成為被圓形環(huán)96、圓形環(huán)98夾持的形狀，但通過該夾持的力而在凸緣部22上產(chǎn)生了來自Z軸方向的壓縮所引起的應(yīng)變，由該應(yīng)變產(chǎn)生的應(yīng)力可到達(dá)膜片44A。但是，如上所述凸緣部22配置在這樣的位置配置有膜片44A的第2外周部18的-Z軸方向的端面、及配置有膜片44B的第2蓋部24的+Z軸側(cè)的端面分別從凸緣部22向凸緣部22的厚度方向(Z軸方向)突出。因此凸緣部22和膜片44A之間的距離相比凸緣部22與膜片44A形成同一平面的情況要遠(yuǎn)。由此，通過圓形環(huán)96、圓形環(huán)98對(duì)凸緣部22的夾持而產(chǎn)生的應(yīng)力在傳遞到膜片44A之前被緩和。因此，構(gòu)成了能夠抑制因經(jīng)由凸緣部22與外部殼體66固定而引起的膜片44A的靈敏度(受壓靈敏度)的劣化的力檢測(cè)器10。另外像這樣將收容于外部殼體66的力檢測(cè)器10導(dǎo)入水中以測(cè)量水壓的情況下，需要將殘存于由第I外部殼體68、力檢測(cè)器10、圓形環(huán)96形成的內(nèi)部空間78的空氣放出至外部。另一方面，為了避免水中的石頭等的碰撞造成的膜片44A的機(jī)械損傷，將壓力導(dǎo)入口 74設(shè)計(jì)得較小。因此，在收容于外部殼體66的狀態(tài)下將力檢測(cè)器10導(dǎo)入水中時(shí)，由于壓力導(dǎo)入口 74設(shè)計(jì)得較小，因此上述的內(nèi)部空間78的空氣的排出難以進(jìn)行。因此，通過如本實(shí)施方式這樣形成通向壓力導(dǎo)入口 74的排出口 76，能夠在力檢測(cè)器10向液體(水)中導(dǎo)入時(shí)使殘留于作為外部殼體66和力檢測(cè)器10之間的上述的內(nèi)部空間78的空氣高效地排出。另外在上述結(jié)構(gòu)中，能夠使第I蓋部14和凸緣部22 —體地形成。因此能夠維持力檢測(cè)器10整體的強(qiáng)度。另外通過像這樣使第I蓋部14和凸緣部22 —體地形成，能夠使該力檢測(cè)器10和外部殼體66之間的間隙的容積、即上述的內(nèi)部空間78(參照?qǐng)D5)的容積減少，能夠使將力檢測(cè)器10導(dǎo)入液體中時(shí)的殘留于內(nèi)部空間的空氣容易地放出至外部，從而能夠抑制壓力的測(cè)量誤差。此外，力檢測(cè)器10的凸緣部22如上所述形成為由圓形環(huán)96、圓形環(huán)98夾持的形狀，但第I外部殼體68、第2外部殼體84、螺入零件80優(yōu)選設(shè)計(jì)成不與力檢測(cè)器10直接接觸。圖6中示出第2實(shí)施方式的力檢測(cè)器的剖視圖，圖6的(a)是沿XZ面剖開后的剖視圖，圖6的(b)是沿YZ面剖開后的剖視圖。第2實(shí)施方式的力檢測(cè)器100基本上與第I實(shí)施方式類似，但在將凸緣部102配置于容器的側(cè)面的中央部、即側(cè)壁部104的中央部這一點(diǎn)上不同。如本實(shí)施方式這樣，在將作為第2膜片的膜片44B配置于容器的與膜片44A對(duì)置的端面即第2蓋部24的情況下，分別從2個(gè)膜片到凸緣部102的距離一致。因此，在使用 了上述的圓形環(huán)96、98的凸緣部102的夾持中，由凸緣部102的夾持產(chǎn)生的應(yīng)力不會(huì)偏向一個(gè)膜片側(cè)地進(jìn)行傳遞。另外由于在容器的側(cè)面的中央部、即側(cè)壁部104的中央部配置凸緣部102，因此由凸緣部102的夾持產(chǎn)生的應(yīng)力能夠在到達(dá)各膜片之前被充分地緩和。因此構(gòu)成為能夠高精度地抑制因經(jīng)由凸緣部與外部殼體(未圖示)固定而引起的膜片的撓曲靈敏度(受壓靈敏度)的劣化的力檢測(cè)器100。圖7中表示第3實(shí)施方式的力檢測(cè)器的剖視圖，圖7是第I外周部的直徑大于側(cè)壁部的直徑時(shí)的(沿XZ面剖開后的)剖視圖，圖8是第I外周部的直徑小于側(cè)壁部的直徑時(shí)的(沿XZ面剖開后的)剖視圖。第3實(shí)施方式的力檢測(cè)器110基本上與第I實(shí)施方式等類似，但在如下一點(diǎn)上不同所述殼體12的側(cè)面的直徑在凸緣部112的一個(gè)面?zhèn)?側(cè)壁部42側(cè))和所述凸緣部的與所述一個(gè)面對(duì)置的另一個(gè)面?zhèn)?第2外周部116側(cè))相互不同。即，配置于凸緣部112的-Z軸側(cè)的第2外周部116的外周的直徑與配置于凸緣部112的+Z軸側(cè)的側(cè)壁部42的外周的直徑不同。膜片根據(jù)測(cè)量的壓力及環(huán)境而改變其直徑的設(shè)計(jì)，因此安裝有膜片的蓋部的直徑、即第2外周部116的內(nèi)徑(開口部116a的直徑D)會(huì)發(fā)生改變。例如在測(cè)量較低的壓力的情況下，如圖7所示，膜片118的直徑設(shè)計(jì)得較大，相反在測(cè)量較高的壓力的情況下，如圖8所示，膜片120的直徑設(shè)計(jì)得較小。因此，根據(jù)開口部116a的設(shè)計(jì)，第2外周部116的外形的直徑也發(fā)生改變。但是本實(shí)施方式中，由于第2蓋部24、膜片44B、側(cè)壁部42能夠使用相同規(guī)格的部件，因此能夠抑制對(duì)應(yīng)于測(cè)量環(huán)境而變更了膜片的設(shè)計(jì)時(shí)的力檢測(cè)器110的成本。另外本實(shí)施方式中，在凸緣部112的側(cè)壁部42側(cè)的面配置有第I圓形環(huán)122，在凸緣部112的與所述第I圓形環(huán)122抵接的面的相反面、即第2外周部116側(cè)的面配置有第2圓形環(huán)124。此時(shí)，以使第I圓形環(huán)122的截面半徑R2和側(cè)壁部42的半徑Rl這兩者之和、與第2圓形環(huán)124的截面半徑R4和所述蓋部的半徑即第2外周部116的外周的半徑R3這兩者之和相等的方式，設(shè)計(jì)第I圓形環(huán)122的半徑R2、第2圓形環(huán)124的半徑R4。通過上述結(jié)構(gòu)，第I圓形環(huán)122的截面的中心01和第2圓形環(huán)124的截面的中心02夾著凸緣部112而相互對(duì)置。并且將01和02連接的線與Z軸平行，凸緣部112的兩面的法線的方向一致。因此，能夠抑制通過第I圓形環(huán)122、第2圓形環(huán)124對(duì)凸緣部112的夾持而產(chǎn)生使作為蓋部的第I蓋部126整體及膜片118、120整體彎曲變形的應(yīng)力。此外，第3實(shí)施方式的力檢測(cè)器110也能夠通過對(duì)第I外部殼體128、第2外部殼體130、螺入零件132的尺寸等進(jìn)行適宜變更而收納于外部殼體。圖9中表示第4實(shí)施方式的力檢測(cè)器的剖視圖，圖9的(a)表示沿XZ面剖開后的剖視圖，圖9的(b)表示沿YZ面剖開后的剖視圖。第4實(shí)施方式的力檢測(cè)器140中，在第I蓋部14配置有膜片44A，但在第2蓋部24不配置膜片44B。另外還有這樣的結(jié)構(gòu)不使用作為力傳遞單元的中心軸52，而是將力檢測(cè)元件58與膜片44A直接連接。因此，本實(shí)施方式形成為測(cè)量以殼體12內(nèi)部的氣壓(例如真空)為基準(zhǔn)的絕對(duì)壓力的力檢測(cè)器140。力檢測(cè)元件58的第I基部62經(jīng)由固定部142與第2蓋部24連接。另外力檢測(cè)元件58的第2基部64固定于膜片44A的中央部，并且通過與中央部46固定的固定部144來加強(qiáng)第2基部64與膜片44A的連接的強(qiáng)度。通過上述結(jié)構(gòu)，力檢測(cè)元件58不通過中心 軸52就可受到來自膜片44A的力，因此能夠提高力檢測(cè)元件58對(duì)膜片間的壓力差的靈敏度。本實(shí)施方式的力檢測(cè)器140的組裝中，使膜片44A、固定部144與第I蓋部14連接，使固定部142與第2蓋部24連接，將第I蓋部14、支承軸36、第2蓋部24組合，使力檢測(cè)元件58與固定部142及固定部144連接并且經(jīng)由導(dǎo)線40與密封端子38電連接。并且，例如在真空環(huán)境下使側(cè)壁部42與第I蓋部14、第2蓋部24連接，由此以殼體12內(nèi)被進(jìn)行了真空封閉的形式形成力檢測(cè)器140。此外，在本實(shí)施方式和以后的實(shí)施方式中，凸緣部22的結(jié)構(gòu)及對(duì)于膜片44A的作用效果與第I實(shí)施方式相同，因此省略說明。圖10中表示第4實(shí)施方式的力檢測(cè)器的變形例的剖視圖。如圖10所示，本變形例的力檢測(cè)器150是在第4實(shí)施方式的力檢測(cè)器140的第2蓋部24上形成了沿第2蓋部24的厚度方向(Z軸方向)貫通的壓力導(dǎo)入口 152的結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用第I外部殼體68、第2外部殼體84等而收容該力檢測(cè)器150時(shí)，通過壓力導(dǎo)入口 152，殼體12的內(nèi)部相對(duì)于第2外部殼體84所形成的內(nèi)部空間94開放。因此，膜片44A的受壓面(-Z軸側(cè)的面)的相反面(+Z軸側(cè)的面)被從作為管92的連接目標(biāo)的基準(zhǔn)壓力環(huán)境(例如大氣壓環(huán)境)施加壓力。因此，根據(jù)本變形例，能夠以基準(zhǔn)壓力環(huán)境的壓力為基準(zhǔn)而測(cè)量施加于膜片44A的受壓面的被測(cè)量壓力環(huán)境的壓力(內(nèi)部空間78的壓力)。圖11中表示第5實(shí)施方式的力檢測(cè)器的剖視圖，圖11的(a)表示沿XZ面剖開后的剖視圖，圖11的(b)表示沿YZ面剖開后的剖視圖。如圖11所示，本實(shí)施方式的力檢測(cè)器160的整體形狀與第I實(shí)施方式相同，但作為力檢測(cè)元件162采用使用了 AT切割的水晶基板的厚度剪切振子。力檢測(cè)元件162作為整體具有矩形的形狀，在一個(gè)主面(+Y軸側(cè)的面)的中央部配置有激振電極164A，在另一個(gè)主面(-Y軸側(cè)的面)的與激振電極164A相對(duì)的位置配置有激振電極164B。并且，在力檢測(cè)元件162的一個(gè)主面的+Z軸側(cè)配置有引出電極166A、引出電極166B。引出電極166A以從激振電極164A引出的形式配置，并與激振電極164A電連接。弓丨出電極166B以從激振電極164B經(jīng)由水晶基板的端面(+X軸側(cè)的面)引出的形式配置，并與激振電極164B電連接。并且，引出電極166A經(jīng)由導(dǎo)線168A與密封端子170A電連接，引出電極166B經(jīng)由導(dǎo)線168B與密封端子170B電連接。由此激振電極164A經(jīng)由引出電極166A、導(dǎo)線168A、密封端子170A與位于力檢測(cè)器160的外部的IC(集成電路，未圖示)電連接，激振電極164B經(jīng)由引出電極166B、導(dǎo)線168B、密封端子170B與IC(未圖示)電連接。因此通過從IC(未圖示)施加交流電壓，在激振電極164A、激振電極164B中施加交流電壓，力檢測(cè)元件162以被激振電極164A、激振電極164B夾著的區(qū)域?yàn)橹行亩灶A(yù)定的共振頻率產(chǎn)生厚度剪切振動(dòng)并且，力檢測(cè)元件162中，力檢測(cè)元件162的另一個(gè)主面(-Y軸側(cè)的面)的+Z軸側(cè)被支承于凸臺(tái)部28，-Z軸側(cè)被支承于固定在中心軸52的固定部54。中心軸52向從膜片44A、膜片44B接受的力的合力的方向(Z軸方向)移位。因此力檢測(cè)元件160中，通過中心軸52的移位而被施加應(yīng)力，共振頻率發(fā)生變化。因此，力檢測(cè)器160能夠通過測(cè)量該共振頻率的變化而測(cè)量壓力(相對(duì)壓力)。圖12中按照預(yù)定的環(huán)境溫度表示現(xiàn)有技術(shù)的力檢測(cè)器相對(duì)于外部殼體進(jìn)行了裝卸時(shí)的、裝卸前后的力檢測(cè)器的壓力值的變化。圖12中，縱軸為變化量(％ )，橫軸為施加壓力(kPa)。另外力檢測(cè)器的環(huán)境溫度設(shè)為-101、+101、+251、+501。本發(fā)明人在將專利文獻(xiàn)I等所記載的現(xiàn)有技術(shù)的壓力傳感器收納于外部殼體、從外部殼體取出并再次收納于外部殼體的情況下，對(duì)初始收納時(shí)的壓力值和再收納時(shí)的壓力值的差量進(jìn)行了調(diào)查。于是如圖12所示，可知，與施加的壓力無關(guān)地，壓力值大幅變化，越使施加的壓力下降，壓力值的誤差越增加。另外可知，即使改變溫度也具有同樣的傾向。因此可認(rèn)為，與施加的壓力無關(guān)地在再收納時(shí)對(duì)膜片施加有一定量的應(yīng)力。因此，現(xiàn)有技術(shù)的壓力傳感器(力檢測(cè)器)需要在每次收納于外部殼體時(shí)進(jìn)行壓力傳感器的壓力值的零點(diǎn)調(diào)難
iF. O圖13中按照凸緣部的厚度表示現(xiàn)有技術(shù)的力檢測(cè)器相對(duì)于外部殼體進(jìn)行了裝卸時(shí)的力檢測(cè)器的共振頻率(壓力值變化)的歷時(shí)變化。圖13的(a)中凸緣部的厚度為3_，圖13的(b)中凸緣部的厚度為4mm，圖13的(c)中凸緣部的厚度為6. 5mm。圖13中，縱軸為頻率(Hz)，橫軸為時(shí)間(a. u.)。本發(fā)明人在設(shè)安裝于力檢測(cè)器的凸緣部的厚度為3mm、4mm、6. 5mm的情況下,對(duì)將力檢測(cè)器相對(duì)于外部殼體反復(fù)進(jìn)行了裝卸時(shí)的共振頻率的歷時(shí)變化進(jìn)行了調(diào)查。在此處，裝卸是指將收納于外部殼體且壓力值的零點(diǎn)被調(diào)整后的力檢測(cè)器從外部殼體取出，并再次將該力檢測(cè)器收納于外部殼體的動(dòng)作。另外，在任一情況下，均在與構(gòu)成力檢測(cè)器的膜片所形成的面形成相同的平面的位置安裝凸緣部。并且，使用了 2個(gè)圓形環(huán)的凸緣部的夾持如圖5等所示，使用第I外部殼體、第2外部殼體、螺入零件來進(jìn)行。如圖13所示，在任一情況下，在夾持凸緣的兩面的瞬間，力檢測(cè)器的共振頻率急劇地上升。凸緣部的厚度為3mm的力檢測(cè)器最大上升IHz左右，凸緣部的厚度為4mm的力檢測(cè)器最大上升I. 7Hz左右，凸緣部的厚度為6. 5mm的力檢測(cè)器最大上升2. 7Hz左右。因此，可以說，通過圓形環(huán)(0形環(huán))對(duì)凸緣部的夾持，施加了在凸緣部的厚度方向上進(jìn)行壓縮的應(yīng)力，該應(yīng)力傳遞至膜片。并且可知，凸緣的厚度越大，上升時(shí)的變化量越大。因此可以說，凸緣的厚度越大，則由圓形環(huán)的夾持引起的凸緣的厚度的變化量越大，相應(yīng)地產(chǎn)生的應(yīng)力也越大。在任一種情況下，之后隨著時(shí)間經(jīng)過而力檢測(cè)器的共振頻率單調(diào)地減少是由于通過螺入零件而緊固的圓形環(huán)經(jīng)過一定時(shí)間而變形為穩(wěn)定的形狀，或移動(dòng)至穩(wěn)定的位置。這樣，可以說，在現(xiàn)有技術(shù)的力檢測(cè)器(壓力傳感器)中，通過減小凸緣部的厚度，能夠減輕傳遞至膜片的應(yīng)力，但由于膜片和凸緣部的距離較近，因此到達(dá)膜片的應(yīng)力的緩和并不充分。圖14中表不在本實(shí)施方式的力檢測(cè)器和現(xiàn)有技術(shù)的力檢測(cè)器中，相對(duì)于外部殼體進(jìn)行了裝卸時(shí)的、裝卸前后的各傳感器的共振頻率(壓力值)的變化的比較。圖14中，縱軸為頻率變化量(Hz)，橫軸為凸緣的厚度(_)。本發(fā)明人對(duì)將與專利文獻(xiàn)I等現(xiàn)有技術(shù)同型的力檢測(cè)器(類型I)、與本發(fā)明的第2實(shí)施方式同型的力檢測(cè)器(類型2)相對(duì)于外部殼體反復(fù)進(jìn)行了裝卸時(shí)的共振頻率的變化進(jìn)行了調(diào)查。類型I、類型2均具有直徑22mm、長(zhǎng)度40mm的圓筒形的外形。另外膜片配置在圓筒形的外形的下端，設(shè)其直徑為13. 5_。并且，在類型I中，將凸緣部配置于前述的外形的側(cè)面的下端。另一方面，在類型2中，將凸緣部配置成位于前述的外形的側(cè)面且凸緣部 的厚度方向的中心距離前述的下端為20mm的位置(側(cè)面的中央部)。并且對(duì)于類型I、類型2,都對(duì)在凸緣的厚度為4mm、3mm、2mm、Imm的情況下的各傳感器的共振頻率的變化進(jìn)行了調(diào)查。如圖14所示，可知，類型2的共振頻率的變化在所有厚度下與類型I相比都較小。例如凸緣部的厚度為3mm的情況下，在類型I中，產(chǎn)生0. 6Hz的變化。并且存在若減少凸緣部的厚度則其差變大的傾向。因此可知，若如類型2那樣增大膜片和凸緣部之間的距離，則相比現(xiàn)有技術(shù)，促進(jìn)了到達(dá)膜片的應(yīng)力的緩和?？芍?，特別是如類型2那樣將凸緣部配置于力檢測(cè)器的側(cè)面的中央部的情況下，可得到更大的效果。另外，在第I實(shí)施方式的力檢測(cè)器中，膜片與凸緣部之間的距離也比現(xiàn)有技術(shù)的力檢測(cè)器大，因此如上所述，可認(rèn)為力檢測(cè)器的裝卸引起的共振頻率的變化較小。圖15中按預(yù)定的溫度表示將本實(shí)施方式的力檢測(cè)器相對(duì)于外部殼體反復(fù)進(jìn)行了裝卸時(shí)的、裝卸前后的壓力值的變化。圖15的(a)是進(jìn)行了 I次上述的裝卸的工序的情況，圖15的(b)是進(jìn)行了 2次上述的裝卸的工序的情況，圖15的(c)是進(jìn)行了 3次上述的裝卸的工序的情況，圖15的(d)是進(jìn)行了 4次上述的裝卸的工序的情況。另外圖15的各圖中，縱軸為變化量(％)，橫軸為施加壓力(IOOPa)。另外圖15的各圖中，力檢測(cè)器的環(huán)境溫度設(shè)為-10°C、+10°C、+3(TC、+5(rC。本發(fā)明人對(duì)將本實(shí)施方式的力檢測(cè)器相對(duì)于外部殼體反復(fù)進(jìn)行了裝卸時(shí)的、裝卸的前后的壓力值的變化進(jìn)行了調(diào)查。如圖15所示，可知，即使反復(fù)進(jìn)行裝卸的工序，進(jìn)行了裝卸前的零點(diǎn)調(diào)整的力檢測(cè)器的壓力值的變動(dòng)也極小。因此通過本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，即使反復(fù)進(jìn)行裝卸，也能夠得到穩(wěn)定的壓力值。圖16中表示將本實(shí)施方式的力檢測(cè)器相對(duì)于外部殼體反復(fù)進(jìn)行了 3次裝卸時(shí)的力檢測(cè)器的滯后特性。圖16的(a)中設(shè)力檢測(cè)器的環(huán)境溫度為-10°C，圖16的(b)中設(shè)力檢測(cè)器的環(huán)境溫度為+10°C，圖16的(c)中設(shè)力檢測(cè)器的環(huán)境溫度為+30°C，圖16的(d)中設(shè)力檢測(cè)器的環(huán)境溫度為+50°C。另外圖16的各圖中，縱軸為變化量(％ )，橫軸為施加壓力(Pa)。本發(fā)明人對(duì)反復(fù)進(jìn)行了裝卸的力檢測(cè)器的施加壓力前的壓力值和施加壓力并解除施加的壓力后的壓力值的變化(滯后)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。于是如圖16所示，證實(shí)了 即使改變環(huán)境溫度、所施加的壓力的大小，也具有良好的滯后特性。因此根據(jù)本實(shí)施方式的力檢測(cè)器，能夠抑制因反復(fù)進(jìn)行裝卸引起的壓力值的偏差從而得到穩(wěn)定的壓力值，并且還能夠抑制滯后特性的劣化。
所有實(shí)施方式中均對(duì)使用了 2個(gè)膜片來測(cè)量相對(duì)的物理量(相對(duì)壓力)的力檢測(cè)器進(jìn)行應(yīng)用而進(jìn)行了說明，但也能夠應(yīng)用于僅使用某一個(gè)膜片、并例如對(duì)容器內(nèi)進(jìn)行真空封閉來測(cè)量以真空為基準(zhǔn)的絕對(duì)壓力的力檢測(cè)器。另外在第I實(shí)施方式等中，使第I蓋部14為具有第I外周部16、第2外周部18、開口部20和凸緣部22的結(jié)構(gòu)，使第2蓋部24為具有凹部26、凸臺(tái)部28和貫穿插入孔30的結(jié)構(gòu)，但也可以為使二者彼此相反的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種力檢測(cè)器，其特征在于，所述力檢測(cè)器具備 容器，其具有筒狀的外形； 膜片，其配置于所述容器的端面，該膜片受力而向所述容器的內(nèi)側(cè)或外側(cè)移位； 力檢測(cè)元件，其具有力檢測(cè)部和與所述力檢測(cè)部的兩端連接的一對(duì)基部，一個(gè)基部與所述膜片側(cè)連接，另一個(gè)基部與所述容器側(cè)連接，該力檢測(cè)元件以與將所述基部彼此連接的線平行的方向?yàn)闄z測(cè)軸，來檢測(cè)通過所述膜片的移位而產(chǎn)生的力；以及 凸緣部，其從所述容器的側(cè)面向所述側(cè)面的外周側(cè)突出，并與所述側(cè)面的外周同心，所述凸緣部配置成配置有所述膜片的所述端面從所述凸緣部向所述凸緣部的厚度方向突出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的力檢測(cè)器，其特征在于， 所述力檢測(cè)元件配置成所述檢測(cè)軸的方向與所述膜片的移位方向平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的力檢測(cè)器，其特征在于， 所述力檢測(cè)器具備 第2膜片，其配置于所述容器的與所述膜片對(duì)置的位置；以及力傳遞構(gòu)件，其將所述膜片和所述第2膜片連結(jié)，并且該力傳遞構(gòu)件向從所述膜片接受的力和從所述第2膜片接受的力的合力的方向移位， 所述力檢測(cè)元件中，所述一個(gè)基部與所述力傳遞構(gòu)件連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的力檢測(cè)器，其特征在于， 所述凸緣部配置于所述側(cè)面的中央部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的力檢測(cè)器，其特征在于， 所述容器具有 圓筒形的側(cè)壁部，其形成所述側(cè)面，并在兩端具有開口部；以及 第I蓋部和第2蓋部，它們形成所述端面，并分別將所述開口部封閉， 在所述第I蓋部配置有所述膜片，在所述第2蓋部配置有所述第2膜片， 所述凸緣部配置于所述第I蓋部和所述第2蓋部中的任意一方的側(cè)面，并且所述凸緣部配置在這樣的位置配置有所述膜片的蓋部所形成的所述端面從所述凸緣部向所述凸緣部的厚度方向突出。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的力檢測(cè)器，其特征在于， 所述側(cè)面的外周的直徑在所述凸緣部的一個(gè)面?zhèn)群退鐾咕壊康呐c所述一個(gè)面對(duì)置的另一個(gè)面?zhèn)认嗷ゲ煌?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的力檢測(cè)器，其特征在于， 所述力檢測(cè)器具備 第I圓形環(huán)，其與所述凸緣部的所述一個(gè)面抵接；以及 第2圓形環(huán)，其與所述凸緣部的所述另一個(gè)面抵接， 所述第I圓形環(huán)的截面半徑和靠所述凸緣部的一個(gè)面?zhèn)鹊乃鋈萜鞯陌霃竭@兩者之和、與所述第2圓形環(huán)的截面半徑和靠所述凸緣部的另一個(gè)面?zhèn)鹊乃鋈萜鞯陌霃竭@兩者之和彼此相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的力檢測(cè)器，其特征在于， 所述力檢測(cè)器具備外部殼體，該外部殼體收容所述容器，并且該外部殼體在與所述膜片對(duì)置的位置具有壓力導(dǎo)入口，所述外部殼體形成有排出口，所述排出口從所述外部殼體的側(cè)面向所述壓力導(dǎo)入口匯 口 O
全文摘要
本發(fā)明提供力檢測(cè)器，其可抑制因經(jīng)由凸緣與外部殼體固定而引起的膜片的撓曲靈敏度的劣化，得到穩(wěn)定的物理量。力檢測(cè)器具備容器，其具有筒狀的外形；膜片(膜片44A)，其配置于容器的端面，并受力而向容器的內(nèi)側(cè)或外側(cè)移位；力檢測(cè)元件(58)，其具有力檢測(cè)部(振動(dòng)臂60)和與力檢測(cè)部的兩端連接的一對(duì)基部(第1基部62、第2基部64)，一個(gè)基部與膜片側(cè)連接，另一個(gè)基部與容器側(cè)連接，力檢測(cè)元件以與將基部彼此連接的線平行的方向?yàn)闄z測(cè)軸，來檢測(cè)通過膜片的移位而產(chǎn)生的力；和凸緣部(22)，其從容器的側(cè)面向該側(cè)面的外周側(cè)突出，并與該側(cè)面的外周同心，凸緣部(22)配置成配置有膜片的所述端面從凸緣部(22)向凸緣部(22)的厚度方向突出。
文檔編號(hào)G01L7/08GK102645300SQ20121002885
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者本山久雄 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社