JPH095191A

JPH095191A - 静電容量式圧力センサ

Info

Publication number: JPH095191A
Application number: JP15431095A
Authority: JP
Inventors: Yuko Fujii; 優子藤井; Hideto Monju; 秀人文字; Yoshikatsu Oishi; 芳功大石
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、静電容量式圧力センサに関するも
ので、特に、温度の影響をほとんど受けない、初期容量
のばらつき少ない圧力センサを実現することを目的とす
る。【構成】センサ素子を表面に第一の電極が形成された
電気絶縁性弾性材料からなるダイアフラムと、第二の電
極が表面に形成された電気絶縁性材料からなるダイアフ
ラムより大きな固定基板と、前記第一の電極と前記第二
の電極とが対向配置し前記電極の外周部で前記ダイアフ
ラムと前記固定基板とを一定間隔に保持し接着する接着
層とで構成し、圧力を伝達する圧力伝達部とセンサ素子
とを固定基板上で接着材により固定する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力変化をダイアフラム
に設けられた電極の静電容量変化に変換し、さらに電気
的出力に変換する静電容量式圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に示すように、従来の静電容量式圧
力センサは、表面に第一の電極１が形成された電気絶縁
性弾性材料からなるダイアフラム２と、第二の電極３が
表面に形成された電気絶縁性材料からなる固定基板４と
を備え、前記固定基板４には大気との通気孔５を設け、
前記第一の電極１と前記第二の電極３とが対向配置し前
記電極の外周部で前記ダイアフラム２と前記固定基板４
とを接着する接着層６とでセンサ素子を構成し、圧力を
センサ素子に伝達する圧力伝達部７と前記センサ素子と
は、センサ素子のダイアフラム２と固定基板４とが同じ
大きさであったため、ダイアフラム２上で接着材８によ
り固定する構成であった（特開昭５８−７３１号公
報）。

【０００３】このとき、圧力は圧力伝達部７を介してセ
ンサ素子のダイアフラム２に伝達される。この圧力によ
って、ダイアフラム２が変形し、第一の電極１と第二の
電極３間で形成される静電容量が変化し、圧力が静電容
量の変化として検知されることになる。さらに、この静
電容量を電気信号に変換する変換手段１０を備えること
によって、容量を電圧値や周波数値等に変換して静電容
量式圧力センサを他の機器、例えば自動車やガスメータ
などに設置し幅広く使用していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、下記の課題があった。すなわち、ダイア
フラム２と固定基板４とが同じ大きさであるため、圧力
を測定するために用いる圧力伝達部７をダイアフラム２
上で固定していた。このため、固定するために用いる接
着材８が持つ温度特性の影響をダイアフラム２が直接受
けてしまい、センサ出力が温度によって大きく変化する
という課題があった。

【０００５】また、静電容量式圧力センサの出力である
容量ＣはＣ＝εＡＸ^ー1（ここでＡは電極面積、εは誘電
率、Ｘは電極間隔である）で表され、電極間隔が小さい
ほど容量が大きい。またｄＣ／ｄＸ＝−εＡＸ^ー2であ
り、電極間隔が小さいほど感度が良いことがわかる。第
一の電極１と第二の電極３の電極間隔は、通常約０．１
μm〜数１００μmが好ましく、高容量化、高精度化のた
めに約０．１〜３０μmがさらに好ましい。

【０００６】しかし、高感度化、高精度化のために、第
一の電極１と第二の電極の電極間隔を約０．１〜３０μ
mにすると、わずかな電極間距離の変動が容量の変動、
ばらつきを引き起こす。従って、圧力伝達部７をダイア
フラム２上で接着材８で固定すると、接着材８が温度に
よってダイアフラム２に負荷を与えるため、ダイアフラ
ム２がたわんでしまい、第一の電極１と第二の電極３と
の電極間距離が変動するため、容量が温度によって変化
する。

【０００７】図９に図８示した従来の圧力センサを用い
て、温度と圧力を印加しない状態での初期容量との関係
を示した。温度は−３０度から６０度まで３０度間隔で
変化させ、容量はそれぞれの条件下で約１時間ほど放置
させた後の容量を測定した。この結果から見ると、−３
０度では初期容量が２３．９３pFであったにもかかわら
ず、６０度での初期容量は３１．３１pFとなり、約７．
３８pF（３０．８３％）も増加していることが解る。つ
まり、初期容量が温度によって大きく変化していること
が言える。

【０００８】さらに、接着材を用いずともシール材など
で固定しても、シール材が温度によって軟化または硬化
するため、ダイアフラムが温度によって変位し、図９に
示した場合と同様に温度によって初期容量が変化してし
まい正確な圧力検知ができなかった。また、シール材を
用いた場合では圧力伝達部とセンサ素子とをネジなどで
固定しするが、シール材がダイアフラム上にあるため、
ネジの締め具合によってはダイアフラム２がたわみ、圧
力伝達部を固定することで初期容量の個々のばらつきが
増加する傾向にあった。

【０００９】図１０に図８で示した圧力センサを接着剤
８ではなく、シール材１５でネジを用いて固定した圧力
センサを用いて初期容量のばらつきを示した。この時圧
力伝達部７を固定する前のセンサ素子は、すべて３１．
５０pFであり、図１０にはこれらの素子３５個を圧力伝
達部７で固定した後の容量である。またこの時の温度は
３０度とし、約３０分放置したあとの値である。この結
果から、容量が大きくばらついていることが解る。この
時の初期容量の平均値は３４．０７pFで、標準偏差は
１．５８であった。つまり、接着層６によって精度良く
ギャップ管理を行っても無意味な結果となっていた。ま
た、シール材で固定した場合にかぎらず、接着材でセン
サ素子と圧力伝達部を固定した場合においても、接着材
の量および硬化具合によって図９とほぼ同様に初期容量
にばらつきが見られた。

【００１０】さらに、図１１に図８で示した圧力センサ
に０mmＨ2Ｏ〜１０００mmＨ2Ｏまで圧力を印加したとき
の測定用電極の容量値を示した。このとき、室温（３０
度）で３１．５０１pFの初期容量を持つ素子を用いた。
また、測定についても、室温（３０度）で行った。この
結果から、出力である容量値にヒステリシスが生じてい
ることが解る。圧力を印加する前の初期容量値は３１．
５０１pFであるにもかかわらず、印加した後の初期容量
値は３１．９６１pFに変化し、０．４６pFも増加してい
る。これは圧力を１０００mmＨ2Ｏ印加した際の容量変
化約１４．３８pFに対して、約３．２％FSにも相当す
る。このため正確な圧力検知ができない状態であった。

【００１１】本発明は、このような従来の従来の課題を
解決するもので、温度によるセンサ出力の変化を低減し
た静電容量式圧力センサを提供することを第一の目的と
する。

【００１２】また第二の目的は、圧力伝達部の接続状態
にかかわらず、圧力センサの初期容量が変化しない静電
容量式圧力センサを提供することである。

【００１３】また第三の目的は、温度によるセンサ出力
の変化を低減して、圧力測定精度を向上し、幅広く他の
機器に組み込み易い静電容量式圧力センサを提供するこ
とである。

【００１４】また第四の目的は、圧力伝達部の接続状態
にかかわらず、圧力センサの初期容量が変化せず、圧力
測定精度を向上し、幅広く他の機器に組み込み易い静電
容量式圧力センサを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の静電容量式圧力センサはセンサ素子を表面
に第一の電極が形成された電気絶縁性弾性材料からなる
ダイアフラムと、第二の電極が表面に形成された電気絶
縁性材料からなるダイアフラムより大きな固定基板と、
前記第一の電極と前記第二の電極とが対向配置し前記電
極の外周部で前記ダイアフラムと前記固定基板とを一定
間隔に保持し接着する接着層とで構成し、圧力を伝達す
る圧力伝達部とセンサ素子とを固定基板上で接着材によ
り固定する構成とした。

【００１６】また、センサ素子を表面に第一の電極が形
成された電気絶縁性弾性材料からなるダイアフラムと、
第二の電極が表面に形成された電気絶縁性材料からなる
ダイアフラムより大きな固定基板と、前記第一の電極と
前記第二の電極とが対向配置し前記電極の外周部で前記
ダイアフラムと前記固定基板とを一定間隔に保持し接着
する接着層とで構成し、圧力を伝達する圧力伝達部とセ
ンサ素子とを固定基板上でシール材により固定する構成
とした。

【００１７】また、センサ素子を表面に第一の電極が形
成された電気絶縁性弾性材料からなるダイアフラムと、
第二の電極が表面に形成された電気絶縁性材料からなる
ダイアフラムより大きな固定基板と、前記第一の電極と
前記第二の電極とが対向配置し前記電極の外周部で前記
ダイアフラムと前記固定基板とを一定間隔に保持し接着
する接着層とで構成し、圧力を伝達する圧力伝達部とセ
ンサ素子とを固定基板上で接着材により固定した素子
と、圧力変化によって生じた前記ダイアフラムと前記固
定基板との間の容量変化を電気信号に変換する変換手段
とを備えた構成とした。

【００１８】さらに、センサ素子を表面に第一の電極が
形成された電気絶縁性弾性材料からなるダイアフラム
と、第二の電極が表面に形成された電気絶縁性材料から
なるダイアフラムより大きな固定基板と、ダイアフラム
と前記第一の電極と前記第二の電極とが対向配置し前記
電極の外周部で前記ダイアフラムと前記固定基板とを一
定間隔に保持し接着する接着層とで構成し、圧力を伝達
する圧力伝達部とセンサ素子とを固定基板上でシール材
により固定したセンサ素子と、圧力変化によって生じた
前記ダイアフラムと前記固定基板との間の容量変化を電
気信号に変換する変換手段とを備えた構成とした。

【００１９】

【作用】本発明の圧力センサは上記構成によって下記の
作用を有する。

【００２０】すなわち、圧力伝達部を固定基板で接着材
により固定することで、接着材の持つ温度特性の影響を
受けないため、温度による特性変化がなくなる。

【００２１】また、圧力伝達部とダイアフラムとを固定
基板上でシール材にて固定することにより、接着材の温
度特性の影響がなく、さらにシール材によるダイアフラ
ムの変位がなくなり、圧力伝達部接続後の初期容量のば
らつきがなくなるとともに、温度による出力のばらつき
がなくなるため、精度良く圧力検知が可能となる。

【００２２】また、圧力伝達部と固定基板とを接着材で
固定した温度の影響を受けにくいセンサ素子に、圧力変
化によって生じたダイアフラムと固定基板との間の容量
変化を電気信号に変換する変換手段を備えることによっ
て、温度の影響を受けにくくさらに、圧力によって変化
した容量値を増幅させることで検知精度が向上し、さら
に容量値を電圧値や周波数値に変換することで、容易に
他の機器に組み込むことができ、容易に幅広く使用でき
る。

【００２３】さらに、圧力伝達部と固定基板とをシール
材で固定した、圧力伝達部固定時の初期容量のばらつき
のないセンサ素子に、圧力変化によって生じたダイアフ
ラムと固定基板との間の容量変化を電気信号に変換する
変換手段を備えることによって、初期容量のばらつきが
なく、さらに、圧力によって変化した容量値を増幅させ
ることで検知精度が向上し、さらに容量値を電圧値や周
波数値に変換することで、容易に他の機器に組み込むこ
とができ、容易に幅広く使用できる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１〜５を参
照しながら説明する。

【００２５】（実施例１）図１は本発明による静電容量
式圧力センサの一実施例を示す断面図であり、従来例と
同じ構成要素には同じ番号を付し、説明は省略する。

【００２６】図に示すように、表面に第一の電極１が形
成された電気絶縁性弾性材料からなるダイアフラム２
と、第二の電極３が表面に形成された電気絶縁性材料か
らなるダイアフラムより大きな固定基板４とを備え、前
記第一の電極１と前記第二の電極３とが対向配置し前記
電極の外周部で前記ダイアフラム２と前記固定基板４と
を接着する接着層６とでセンサ素子を構成し、圧力を伝
達する圧力伝達部７と前記センサ素子とを固定基板４で
接着材８により固定する構成とした。

【００２７】ここで第二の電極３を測定用電極３ａと参
照用電極３ｂとに分離して構成する。これら測定用電極
３ａと参照用電極３ｂを用いたのは温度変化等の外乱に
よって電極間距離が変化することによるセンサ特性変化
を防止するためのものであり、測定用容量と参照用容量
とを演算して補償することで、非直線性、温度特性を低
減することができる。

【００２８】また、図２に示すように第一の電極１は円
形であり、ダイアフラム２に同心状に配置されている。
第一の電極１には延長接続部９が半径方向に形成されて
いる。この延長接続部９にはリード線が接続されてい
る。リード線は図１に示すように接着層６を通り、固定
基板４のスルーホール１１を通って下方に導き出されて
いる。このスルーホール１０の隙間には導電ペーストを
流し込む。これにより、固定基板４に対してリード線を
封着し、リード線と延長接続部９の電気的接続を確実に
している。

【００２９】図３に示すように第二の電極３は円形であ
り、固定基板４と同心状に配置されている。第二の電極
３は測定用電極３ａと参照用電極３ｂで構成され、それ
ぞれの電極にリード線が接続されている。リード線は図
１に示すように固定基板４のスルーホール１２および１
３をそれぞれ通って下方に導き出されている。このスル
ーホール１２および１３の隙間には導電ペーストを流し
込む。これにより、固定基板４に対してリード線を封着
し、リード線と第二の電極３の電気的接続を確実にして
いる。また、固定基板４には通気孔５が設けられてい
る。

【００３０】固定基板４は図１に示すようにダイアフラ
ム１より大きな構成とし、圧力伝達部７は固定基板４上
に設けられた接着材８によって封着固定されている。つ
まり、接着材８はダイアフラム２及び接着層６に接する
ことなく圧力伝達部７とセンサ素子とを接続させる役割
を果たす。

【００３１】ここで、センサ素子を構成するダイアフラ
ム２は９６％アルミナ（厚み０．１５mm）および固定基
板は９６％アルミナ（厚み１．１mm）を用い、ダイアフ
ラム１と固定基板２に第一の電極１と第二の電極３ａ、
３ｂとしてそれぞれ金レジネートをスクリーン印刷法で
１５μmの厚みで成形し、脱脂・焼成して０．１μmの厚
みとした。図１に示すように９６％アルミナの固定基板
４とほとんど同じ熱膨張係数をもつガラスフリットをス
クリーン印刷で固定基板４に印刷して接着層６を形成し
た。第一の電極１と第二の電極３とが対向するように配
置した状態で、加熱温度５８０度、荷重０．２ｋｇ、加
熱時間１０分の条件で荷重成形を行って、ダイアフラム
２と固定基板４とを、接着層６により１５μmの間隔で
封着固定した。このとき、ダイアフラム２と固定基板４
とのギャップを段差計で測定すると１５±０．１μmで
あり、接着層６によるギャップ精度は良好であった。

【００３２】また、固定基板４上に設けられた接着材８
はエポキシ樹脂を用いて約８０度で２時間で硬化させ
て、約２mmの厚みで固定基板４と圧力伝達部７とを固定
させた。

【００３３】図４に温度と圧力を印加しない状態での初
期容量との関係を示した。温度は−３０度から６０度ま
で３０度間隔で変化させ、容量はそれぞれの条件下で約
１時間ほど放置させた後の容量を測定した。

【００３４】この結果から見ると、−３０度では初期容
量が２９．９９pFであり、６０度での初期容量は３０．
１８pFとなり、約０．１９pF（０．６％）しか増加して
いないことが解る。図８で示したように、従来のダイア
フラム２で圧力伝達部７を固定していた場合と比較する
と、温度による容量変化は９７．７％も減少している。

【００３５】この結果から、温度の影響を受けにくい圧
力センサを実現することができた。また、上記工程で試
作した圧力センサにおいて、接着材８の硬化条件を１２
０度２時間に変更して、温度と圧力を印加しない状態で
の初期容量との関係を測定した。温度は−３０度から６
０度まで３０度間隔で変化させ、容量はそれぞれの条件
下で約１時間ほど放置させた後の容量を測定した。

【００３６】その結果、−３０度では初期容量が２９．
９５pFであり、６０度での初期容量は３０．１６pFとな
り、約０．２１pF（０．７％）のごくわずかな増加しか
認められなかった。この結果から、接着材８の硬化条件
を変化させても、本発明の効果は得られることが解る。

【００３７】また、接着材８の厚みを５mmに変化させ
て、温度と圧力を印加しない状態での初期容量との関係
を測定した。温度は−３０度から６０度まで３０度間隔
で変化させ、容量はそれぞれの条件下で約１時間ほど放
置させた後の容量を測定した。

【００３８】その結果、−３０度では初期容量が２９．
９６pFであり、６０度での初期容量は３０．１８pFであ
った。−３０℃から６０℃まで変化しても初期容量値
は、約０．２２pF（０．７％）しか増加していないこと
が解る。この結果から、接着材８の厚みを変化させて
も、本発明の効果が得られることが解る。

【００３９】また、固定基板４上に設けられた接着材８
をイソシアネート樹脂を用いて約８０度で２時間で硬化
させて、約２mmの厚みで固定基板４と圧力伝達部７とを
固定させた場合についても、温度と圧力を印加しない状
態での初期容量とのの関係を測定した。温度は−３０度
から６０度まで３０度間隔で変化させ、容量はそれぞれ
の条件下で約１時間ほど放置させた後の容量を測定し
た。

【００４０】その結果、−３０度では初期容量が２９．
９６pFであり、６０度での初期容量は３０．１６pFとな
り、約０．２０pF（０．７％）しか増加していないこと
が解る。この結果から、接着材８の材質を変えても、本
発明の圧力センサは温度の影響を受けにくいことが解
る。

【００４１】また、接着材８としてのイソシアネート樹
脂の硬化条件を１２０度２時間に変更して、温度と圧力
を印加しない状態での初期容量との関係を測定した。温
度は−３０度から６０度まで３０度間隔で変化させ、容
量はそれぞれの条件下で約１時間ほど放置させた後の容
量を測定した。

【００４２】その結果、−３０度では初期容量が２９．
９３pFであり、６０度での初期容量は３０．１４pFとな
り、約０．２１pF（０．７％）しか増加していることが
解る。この結果から、接着材８の硬化条件を変化させて
も、温度の影響を受けにくいことが解る。

【００４３】また、接着材８としてのイソシアネート樹
脂の厚みを５mmに変化させて、温度と圧力を印加しない
状態での初期容量との関係を測定した。温度は−３０度
から６０度まで３０度間隔で変化させ、容量はそれぞれ
の条件下で約１時間ほど放置させた後の容量を測定し
た。

【００４４】その結果、−３０度では初期容量が２９．
９７pFであり、６０度での初期容量は３０．１８pFとな
り、約０．２１pF（０．７％）しか増加していることが
解る。この結果から、接着材８の厚みを変化させても、
温度の影響を受けにくく本発明の効果は得られることが
解る。

【００４５】以上の測定結果を（表１）にまとめた。こ
の結果から接着材８の厚みや硬化条件及び接着材の種類
を変化させても、温度の影響をうけない圧力センサを実
現することができた。

【００４６】さらに、（表１）に示した条件で作成した
圧力センサを用いて初期容量のばらつきを測定した。

【００４７】この時、圧力伝達部７を固定する前のセン
サ素子は、すべて３１．５０pFである。またこの時の温
度は３０度であり、約３０分放置したあとの数値であ
る。これらの素子３５個を圧力伝達部７を固定した後の
容量の平均値と標準偏差を求め、その結果を（表２）に
示した。結果、表２から明らかなように、接着材８の厚
みや硬化時間及び種類を変化させても、初期容量のばら
つきは生じないことが解った。

【００４８】また、接着材８にエポキシ樹脂を用い、２
mmの厚みで８０度２時間で硬化させた圧力センサを用い
て、室温（３０度）で圧力を０〜１０００mmＨ2Ｏ印加
させたときの測定用電極の容量値を図５に示した。この
とき圧力は１００mmＨ2Ｏ間隔で印加させ、１０００mm
Ｈ2Ｏ印加させた後、１００mmＨ2Ｏ間隔で減少させた。
この結果をみると、圧力を印加しない状態での初期容量
は３１．５０１pFであり、印加した後の初期容量は３
１．５０８となり０．００７pFしか増加していないこと
が解る。これは０．０４９％FSに相当し、図１１で示し
た従来の圧力センサと比較すると約９８．６％もヒステ
リシスが減少している。この結果から、ヒステリシスの
ない精度の良い圧力センサを実現することができた。

【００４９】また、（表１）で示した条件で作成した圧
力センサを用いて、同様にして圧力を印加させたときの
測定用電極の容量値を測定し、圧力を印加した前後での
初期容量の変化と１０００mmＨ2Ｏ印加時の容量変化に
対しての初期容量の変化率を（表３）に示した。この結
果から、本発明の圧力センサを用いることで、接着材８
の硬化時間や厚み、及び材質にかかわらずヒステリシス
が低減できることが、可能であることが解る。

【００５０】さらに、上記で述べた圧力センサを、変換
手段１０として、測定用電極３ａ及び３ｂに充放電回路
を形成し、それぞれの容量の充電時間差に対応したパル
ス出力を発生させる充放電時間検出型の回路に接続し、
非直線性補正及び利得、オフセット調整を施して電圧出
力に変換した。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】

【表３】

【００５４】その結果、０〜１０００mmＨ2Ｏの圧力を
−３０度〜８０度の温度範囲で総合精度１％以下の精度
で測定することができた。

【００５５】また、変換手段として出力を電圧ではな
く、周波数にしても同様に−３０度から８０度の温度範
囲で総合精度１％以下の精度で測定することができた。

【００５６】よって、温度の影響を受けない精度の良い
圧力センサを実現することができ、さらに出力が電圧や
容量に変換できるたため、他の機器に容易に組み込むこ
とができ、幅広く圧力センサを使用することが可能とな
った。

【００５７】次に、本発明の第２の実施例を図６〜７を
参照しながら説明する。図６は静電容量式圧力センサの
断面図であり、従来例と同じ構成要素には同じ番号を付
けた。

【００５８】図に示すように、表面に第一の電極１が形
成された電気絶縁性弾性材料からなるダイアフラム２
と、第二の電極３が表面に形成された電気絶縁性材料か
らなるダイアフラムより大きな固定基板４とを備え、前
記第一の電極１と前記第二の電極３とが対向配置し前記
電極の外周部で前記ダイアフラム２と前記固定基板４と
を接着する接着層６とでセンサ素子を構成し、固定基板
４上にシール材１４を設け、圧力を伝達する圧力伝達部
７で前記センサ素子を上下から挟み込む形で押さえこ
み、ネジ１５で固定した。

【００５９】ここでセンサ素子の構造については実施例
１と同様である。図６に示した固定基板４上にシール材
１４としてＯリングを設け、圧力伝達部７でセンサ素子
を上下から挟み込む形で押さえこみネジ１４で固定し
た、圧力センサを用いて、温度と圧力を印加しない状態
での初期容量との関係を示した。温度は−３０度から６
０度まで３０度間隔で変化させ、容量はそれぞれの条件
下で約１時間ほど放置させた後の容量を測定した。この
結果、−３０度では初期容量が３０．０２pFであり６０
度での初期容量は３０．１７pFとなり、実施例１で述べ
た場合と同様に、温度によって初期容量が変化すること
がなく、温度の影響を受けない正確な圧力検知が可能と
なった。

【００６０】図７に上記の圧力センサの初期容量のばら
つきを示した。この時、圧力伝達部７を固定する前のセ
ンサ素子は、すべて３１．５pFであり、図７にはこれら
の素子３５個を圧力伝達部７を固定した後の容量を示し
た。またこの時の温度は３０度であり、約３０分放置し
たあとの数値である。この結果から、圧力伝達部７を接
続する前後において、殆ど容量の変化がないことがわか
る。このため、容量のばらつきも無くなっている。この
時の初期容量の平均値は３１．６５pFで、標準偏差は
０．２８であった。図１０で示した従来の圧力センサと
比較すると、平均値だけで見ても、約９４．１％も変化
が減少している。また、標準偏差についても約１／６に
までおさえられている。よって、初期容量のばらつきの
少ない圧力センサが実現できた。

【００６１】さらに、上記で述べた圧力センサを、変換
手段１０として、測定用電極３ａ及び３ｂに充放電回路
を形成し、それぞれの容量の充電時間差に対応したパル
ス出力を発生させる充放電時間検出型の回路に接続し、
非直線性補正及び利得、オフセット調整を施して電圧出
力に変換した。

【００６２】その結果、０〜１０００mmＨ2Ｏの圧力を
−３０度〜８０度の温度範囲で総合精度１％以下の精度
で測定することができた。

【００６３】また、変換手段として出力を電圧ではな
く、周波数にしても同様に−３０度から８０度の温度範
囲で総合精度１％以下の精度で測定することができた。

【００６４】よって、温度の影響を受けない精度の良い
圧力センサを実現することができ、さらに出力が電圧や
容量に変換できるたため、他の機器に容易に組み込むこ
とができ、幅広く圧力センサを使用することが可能とな
った。

【００６５】以上の結果により、温度の影響および初期
容量のばらつきのない圧力センサが実現することができ
た。

【００６６】なお、ダイアフラム２および固定基板４の
形状について、本実施例では円形としたが、固定基板４
がダイアフラム２より大きく、接着材８およびシール材
８が固定基板上に設けられれば、円形のみならず、長方
形などの形状でもよい。

【００６７】さらに、本実施例においては電極の取り出
しをスルーホールを設けて、リード線により接続する構
成としたが、スルーホールを用いずとも、電極取り出し
口を第一の電極および第二の電極を印刷する場合と同様
に、スクリーン印刷で固定基板に印刷することで取り出
しても良いものであり、いずれも本実施例に限定される
ものではない。

【００６８】

【発明の効果】以上のように本発明の静電容量式圧力セ
ンサによれば以下の効果が得られる。

【００６９】（１）圧力伝達部を固定基板で接着材によ
り固定することで、接着材の持つ温度特性の影響を受け
ないため、温度による出力変化がなくなり、ヒステリシ
スも解消される。

【００７０】（２）圧力伝達部とダイアフラムとを固定
基板上でシール材にて固定することにより、接着材の温
度特性がなく、さらにシール材によるダイアフラムの変
位がなくなり、圧力伝達部接続後の初期容量のばらつき
がなくなる。

【００７１】（３）圧力伝達部と固定基板とを接着材で
固定したセンサ素子に、圧力変化によって生じたダイア
フラムと固定基板との間の容量変化を電気信号に変換す
る変換手段を備えることによって、感度の高い静電容量
式圧力センサを容易に幅広く使用できる。

【００７２】（４）圧力伝達部と固定基板とをシール材
で固定したセンサ素子に、圧力変化によって生じたダイ
アフラムと固定基板との間の容量変化を電気信号に変換
する変換手段を備えることによって、圧力伝達部固定時
の初期容量のばらつきが少なく、感度の高い、静電容量
式圧力センサを容易に幅広く使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における静電容量式圧力
センサの断面図

【図２】同静電容量式圧力センサのダイアフラムの平面
図

【図３】同静電容量式圧力センサの固定基板の平面図

【図４】同静電容量式圧力センサの初期容量の温度特性
図

【図５】同静電容量式圧力センサのヒステリシス特性図

【図６】本発明の第２の実施例における静電容量式圧力
センサの断面図

【図７】同静電容量式圧力センサの初期容量バラツキ特
性図

【図８】従来の静電容量式圧力センサの断面図

【図９】同静電容量式圧力センサの初期容量の温度特性
図

【図１０】同静電容量式圧力センサの初期容量のバラツ
キ特性図

【図１１】同静電容量式圧力センサの初期容量ヒステリ
シス特性図

【符号の説明】

１第一の電極２ダイアフラム３ａ測定用電極（第二の電極）３ｂ参照用電極（第二の電極）４固定基板６接着層７圧力伝達部８接着材１０変換手段１４シール材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に第一の電極が形成された電気絶縁性
弾性材料からなるダイアフラムと、第二の電極が表面に
形成された電気絶縁性材料からなるダイアフラムより大
きな固定基板と、前記第一の電極と前記第二の電極とが
対向配置し前記電極の外周部で前記ダイアフラムと前記
固定基板とを一定間隔に保持し接着する接着層とでセン
サ素子を構成し、圧力を伝達する圧力伝達部と前記セン
サ素子とを固定基板上で接着材により固定した静電容量
式圧力センサ。
【請求項２】表面に第一の電極が形成された電気絶縁性
弾性材料からなるダイアフラムと、第二の電極が表面に
形成された電気絶縁性材料からなるダイアフラムより大
きな固定基板と、前記第一の電極と前記第二の電極とが
対向配置し前記電極の外周部で前記ダイアフラムと前記
固定基板とを一定間隔に保持し接着する接着層とでセン
サ素子を構成し、圧力を伝達する圧力伝達部と前記セン
サ素子とを固定基板上でシール材により固定した静電容
量式圧力センサ。
【請求項３】表面に第一の電極が形成された電気絶縁性
弾性材料からなるダイアフラムと、第二の電極が表面に
形成された電気絶縁性材料からなるダイアフラムより大
きな固定基板と、前記第一の電極と前記第二の電極とが
対向配置し前記電極の外周部で前記ダイアフラムと前記
固定基板とを一定間隔に保持し接着する接着層とでセン
サ素子を構成し、圧力を伝達する圧力伝達部と前記セン
サ素子とを固定基板上で接着材により固定した素子と、
圧力変化によって生じた前記ダイアフラムと前記固定基
板との間の容量変化を電気信号に変換する変換手段とを
備えた静電容量式圧力センサ。
【請求項４】表面に第一の電極が形成された電気絶縁性
弾性材料からなるダイアフラムと、第二の電極が表面に
形成された電気絶縁性材料からなるダイアフラムより大
きな固定基板と、ダイアフラムと前記第一の電極と前記
第二の電極とが対向配置し前記電極の外周部で前記ダイ
アフラムと前記固定基板とを一定間隔に保持し接着する
接着層とでセンサ素子を構成し、圧力を伝達する圧力伝
達部と前記センサ素子とを固定基板上でシール材により
固定したセンサ素子と、圧力変化によって生じた前記ダ
イアフラムと前記固定基板との間の容量変化を電気信号
に変換する変換手段とを備えた静電容量式圧力センサ。