JP3382750B2 - 静電容量式圧力センサ - Google Patents
静電容量式圧力センサInfo
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- JP3382750B2 JP3382750B2 JP08115695A JP8115695A JP3382750B2 JP 3382750 B2 JP3382750 B2 JP 3382750B2 JP 08115695 A JP08115695 A JP 08115695A JP 8115695 A JP8115695 A JP 8115695A JP 3382750 B2 JP3382750 B2 JP 3382750B2
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- diaphragm
- pressure sensor
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、対向する電極間の静電
容量の変化を利用して圧力を検出する静電容量式圧力セ
ンサに関する。
容量の変化を利用して圧力を検出する静電容量式圧力セ
ンサに関する。
【０００２】
【背景技術】従来より、圧力指示計等の測定器から離れ
た場所に設置される圧力発信器が利用されている。圧力
発信器を利用するにあたり、図４に示されるように、測
定器50と同一箇所ではなく、測定器50の接地箇所イから
離れた別の接地箇所ロに圧力発信器51を接地することが
ある。このような場合、測定器50および圧力発信器51を
含む測定系は、コモンモードノイズといわれる雑音の影
響を受けることがある。すなわち、接地箇所イおよび接
地箇所ロの間にコモンモードノイズを発生するノイズ発
生源ＶCMが存在することが考えられる。このノイズ発生
源ＶCMに対し、測定器50の入力段には、測定器50自体の
入力インピーダンスＺIN以外に、測定器50の負極端子と
グランドとを結合する接地インピーダンスＺ1 、およ
び、測定器50の正極端子とグランドとを結合する接地イ
ンピーダンスＺ2 が介在している。すると、ノイズ発生
源ＶCMを含む電流ループが形成され、測定器50を含む測
定系には、コモンモードノイズ電流ＩCMが流れ、このコ
モンモードノイズ電流ＩCMが大きい場合には、測定精度
が著しく損なわれる。
た場所に設置される圧力発信器が利用されている。圧力
発信器を利用するにあたり、図４に示されるように、測
定器50と同一箇所ではなく、測定器50の接地箇所イから
離れた別の接地箇所ロに圧力発信器51を接地することが
ある。このような場合、測定器50および圧力発信器51を
含む測定系は、コモンモードノイズといわれる雑音の影
響を受けることがある。すなわち、接地箇所イおよび接
地箇所ロの間にコモンモードノイズを発生するノイズ発
生源ＶCMが存在することが考えられる。このノイズ発生
源ＶCMに対し、測定器50の入力段には、測定器50自体の
入力インピーダンスＺIN以外に、測定器50の負極端子と
グランドとを結合する接地インピーダンスＺ1 、およ
び、測定器50の正極端子とグランドとを結合する接地イ
ンピーダンスＺ2 が介在している。すると、ノイズ発生
源ＶCMを含む電流ループが形成され、測定器50を含む測
定系には、コモンモードノイズ電流ＩCMが流れ、このコ
モンモードノイズ電流ＩCMが大きい場合には、測定精度
が著しく損なわれる。
【０００３】ところで、圧力発信器には、静電容量式の
圧力センサを利用したものがある。静電容量式圧力セン
サは、圧力変換素子の静電容量に基づいて圧力を検出す
るものであり、圧力変換素子の静電容量を測定器等に入
力可能な電気信号に変換する変換回路を備えている。図
５には、静電容量式の圧力センサおよび測定器52の等価
回路が示されている。測定器52は、グランドとの間に所
定の接地インピーダンスＺ3 を有するものである。圧力
センサの変換回路53には、高インピーダンスＺH を介し
て圧力変換素子54の一端が結合され、低インピーダンス
ＺL を介して圧力変換素子54の他端が結合されている。
一方、圧力変換素子54の両端は、それぞれ接地インピー
ダンスＺ1 ，Ｚ2 により測定流体や圧力センサのケース
等の接地部位に結合されている。このため、圧力変換素
子54がノイズ発生源ＶCMに接続されることとなり、接地
インピーダンスＺ1 ，Ｚ2 による結合の度合いによって
は、圧力変換素子54に大きなコモンモードノイズ電流Ｉ
CMが流れ、これにより圧力センサの出力にノイズが発生
する。
圧力センサを利用したものがある。静電容量式圧力セン
サは、圧力変換素子の静電容量に基づいて圧力を検出す
るものであり、圧力変換素子の静電容量を測定器等に入
力可能な電気信号に変換する変換回路を備えている。図
５には、静電容量式の圧力センサおよび測定器52の等価
回路が示されている。測定器52は、グランドとの間に所
定の接地インピーダンスＺ3 を有するものである。圧力
センサの変換回路53には、高インピーダンスＺH を介し
て圧力変換素子54の一端が結合され、低インピーダンス
ＺL を介して圧力変換素子54の他端が結合されている。
一方、圧力変換素子54の両端は、それぞれ接地インピー
ダンスＺ1 ，Ｚ2 により測定流体や圧力センサのケース
等の接地部位に結合されている。このため、圧力変換素
子54がノイズ発生源ＶCMに接続されることとなり、接地
インピーダンスＺ1 ，Ｚ2 による結合の度合いによって
は、圧力変換素子54に大きなコモンモードノイズ電流Ｉ
CMが流れ、これにより圧力センサの出力にノイズが発生
する。
【０００４】図６には、従来の静電容量式圧力センサの
機械的構造の一例（特開平6-288851号、特開平6-288852
号）が示されている。図において、圧力センサ60は、金
属製ケース61の内部に圧力変換素子62を収納したもので
ある。圧力変換素子62は、厚肉の基板63に所定間隔を開
けて薄肉のダイアフラム64を設けたものである。ダイア
フラム64の内側の面には、共通電極65が形成されてい
る。この共通電極65と対向する基板63の表面には、中央
に円板状の中央電極66と、中央電極66の外周側に配置さ
れるリング状のリファレンス電極67とが設けられてい
る。なお、基板63の外側の面には、圧力変換素子62の静
電容量を所定の電気信号に変換する、図６には示さない
変換回路68を有するＩＣ69が取付けられている。圧力セ
ンサ60のケース61の内部に導入される測定流体がダイア
フラム64を押圧して弾性変形させるので、中央電極66お
よび共通電極65の距離、ならびに、リファレンス電極67
および共通電極65の距離が変位し、これにより、共通電
極65と中央電極66とが構成する静電容量Ｃm 、および、
共通電極65とリファレンス電極67が構成する静電容量Ｃ
r が変化する。従って、圧力変換素子62の静電容量
Ｃm ，Ｃr に基づいて測定流体の圧力を検出することが
できる。
機械的構造の一例（特開平6-288851号、特開平6-288852
号）が示されている。図において、圧力センサ60は、金
属製ケース61の内部に圧力変換素子62を収納したもので
ある。圧力変換素子62は、厚肉の基板63に所定間隔を開
けて薄肉のダイアフラム64を設けたものである。ダイア
フラム64の内側の面には、共通電極65が形成されてい
る。この共通電極65と対向する基板63の表面には、中央
に円板状の中央電極66と、中央電極66の外周側に配置さ
れるリング状のリファレンス電極67とが設けられてい
る。なお、基板63の外側の面には、圧力変換素子62の静
電容量を所定の電気信号に変換する、図６には示さない
変換回路68を有するＩＣ69が取付けられている。圧力セ
ンサ60のケース61の内部に導入される測定流体がダイア
フラム64を押圧して弾性変形させるので、中央電極66お
よび共通電極65の距離、ならびに、リファレンス電極67
および共通電極65の距離が変位し、これにより、共通電
極65と中央電極66とが構成する静電容量Ｃm 、および、
共通電極65とリファレンス電極67が構成する静電容量Ｃ
r が変化する。従って、圧力変換素子62の静電容量
Ｃm ，Ｃr に基づいて測定流体の圧力を検出することが
できる。
【０００５】図７には、図６で示した圧力センサ60の等
価回路が示されている。図において、ダイアフラム64側
の共通電極65は、寄生容量からなる接地インピーダンス
Ｚ4 を介して接地される一方、ケース61との間に形成さ
れる寄生容量からなる寄生インピーダンスＺ5 を介して
ケース61に結合されるとともに、インピーダンスＺC を
介して変換回路68側に結合されている。基板63側の中央
電極66は、インピーダンスＺm を介して変換回路68に結
合されている。また、リファレンス電極67は、インピー
ダンスＺr を介して変換回路68に結合されている。ケー
ス61は、バイパスコンデンサによるインピーダンスＺ6
により変換回路68側に結合されるとともに、接地インピ
ーダンスＺ7 を介して接地されている。測定器70は、接
地インピーダンスＺ3 により接地されている。従って、
共通電極65側のグランドと測定器70側のグランドとの間
に、ノイズ発生源ＶCMが存在すると、コモンモードノイ
ズ電流ＩCMは、インピーダンスＺ4 、あるいは、インピ
ーダンスＺ7 およびインピーダンスＺ5 を通って共通電
極65に流れ込み、中央電極66側へ流れる電流ＩCM1 、リ
ファレンス電極67側へ流れる電流ＩCM2 、インピーダン
スＺC 側へ流れる電流ＩCM3 、および、ケース61側へ流
れる電流ＩCM4 に分かれる。中央電極66およびリファレ
ンス電極67の各々からは、測定流体の圧力に応じた電気
信号である微小電流Ｉm ，Ｉr が変換回路68に向かって
流れる。この際、寄生容量からなる接地インピーダンス
Ｚ4,Ｚ5,Ｚ7 の大きさに応じて、コモンモードノイズ電
流ＩCM1,ＩCM2 が前述の微小電流Ｉm ，Ｉr に加わり、
正確な圧力測定を妨げるので、接地インピーダンスＺ4,
Ｚ5,Ｚ7 の大きさを大きくする等により、ノイズ発生源
ＶCMの影響を最小限に抑える必要がある。
価回路が示されている。図において、ダイアフラム64側
の共通電極65は、寄生容量からなる接地インピーダンス
Ｚ4 を介して接地される一方、ケース61との間に形成さ
れる寄生容量からなる寄生インピーダンスＺ5 を介して
ケース61に結合されるとともに、インピーダンスＺC を
介して変換回路68側に結合されている。基板63側の中央
電極66は、インピーダンスＺm を介して変換回路68に結
合されている。また、リファレンス電極67は、インピー
ダンスＺr を介して変換回路68に結合されている。ケー
ス61は、バイパスコンデンサによるインピーダンスＺ6
により変換回路68側に結合されるとともに、接地インピ
ーダンスＺ7 を介して接地されている。測定器70は、接
地インピーダンスＺ3 により接地されている。従って、
共通電極65側のグランドと測定器70側のグランドとの間
に、ノイズ発生源ＶCMが存在すると、コモンモードノイ
ズ電流ＩCMは、インピーダンスＺ4 、あるいは、インピ
ーダンスＺ7 およびインピーダンスＺ5 を通って共通電
極65に流れ込み、中央電極66側へ流れる電流ＩCM1 、リ
ファレンス電極67側へ流れる電流ＩCM2 、インピーダン
スＺC 側へ流れる電流ＩCM3 、および、ケース61側へ流
れる電流ＩCM4 に分かれる。中央電極66およびリファレ
ンス電極67の各々からは、測定流体の圧力に応じた電気
信号である微小電流Ｉm ，Ｉr が変換回路68に向かって
流れる。この際、寄生容量からなる接地インピーダンス
Ｚ4,Ｚ5,Ｚ7 の大きさに応じて、コモンモードノイズ電
流ＩCM1,ＩCM2 が前述の微小電流Ｉm ，Ｉr に加わり、
正確な圧力測定を妨げるので、接地インピーダンスＺ4,
Ｚ5,Ｚ7 の大きさを大きくする等により、ノイズ発生源
ＶCMの影響を最小限に抑える必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧力センサ60では、ダイアフラム64の内側の面のほぼ全
面を共通電極65で覆う必要があるため、ケース61内に導
入される測定流体と共通電極65との間の寄生容量が大き
く、この寄生容量等により測定流体と共通電極65との結
合の度合いは大きい。従って、接地インピーダンスＺ4,
Ｚ5 の大きさを大きくすることが困難となり、測定流体
等からのコモンモードノイズを充分遮断できず、コモン
モードノイズの影響を受けやすいという問題がある。
圧力センサ60では、ダイアフラム64の内側の面のほぼ全
面を共通電極65で覆う必要があるため、ケース61内に導
入される測定流体と共通電極65との間の寄生容量が大き
く、この寄生容量等により測定流体と共通電極65との結
合の度合いは大きい。従って、接地インピーダンスＺ4,
Ｚ5 の大きさを大きくすることが困難となり、測定流体
等からのコモンモードノイズを充分遮断できず、コモン
モードノイズの影響を受けやすいという問題がある。
【０００７】本発明の目的は、コモンモードノイズの影
響を受けにくい静電容量式圧力センサを提供することに
ある。
響を受けにくい静電容量式圧力センサを提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、厚肉の基板
と、所定の間隔を置いて前記基板と対向して配置された
薄肉のダイアフラムと、前記基板の前記ダイアフラムと
対向する面に設けられた第１の電極と、前記ダイアフラ
ムの前記基板と対向する面に設けられた第２の電極とを
有し、前記ダイアフラムに加わる圧力を前記第１および
第２の電極間の静電容量の変化により検出する静電容量
式圧力センサであって、前記ダイアフラムと前記第２の
電極との間に当該第２の電極とは電気的に絶縁されたガ
ード電極が設けられていることを特徴とする。以上にお
いて、前記第１および第２の電極が形成する静電容量を
所定の電気信号に変換する変換回路が備えられ、前記ガ
ード電極は、低インピーダンスで前記変換回路に接続さ
れることが望ましい。
と、所定の間隔を置いて前記基板と対向して配置された
薄肉のダイアフラムと、前記基板の前記ダイアフラムと
対向する面に設けられた第１の電極と、前記ダイアフラ
ムの前記基板と対向する面に設けられた第２の電極とを
有し、前記ダイアフラムに加わる圧力を前記第１および
第２の電極間の静電容量の変化により検出する静電容量
式圧力センサであって、前記ダイアフラムと前記第２の
電極との間に当該第２の電極とは電気的に絶縁されたガ
ード電極が設けられていることを特徴とする。以上にお
いて、前記第１および第２の電極が形成する静電容量を
所定の電気信号に変換する変換回路が備えられ、前記ガ
ード電極は、低インピーダンスで前記変換回路に接続さ
れることが望ましい。
【０００９】
【作用】このような本発明では、静電容量式圧力センサ
のケース内に導入される測定流体と第２の電極との間に
ガード電極が介在するので、ガード電極を低インピーダ
ンスで変換回路に接続すれば、測定流体からのコモンモ
ードノイズ電流は、ガード電極側に誘導され、第１およ
び第２の電極には、コモンモードノイズ電流が殆ど流れ
なくなり、これにより前記目的が達成される。
のケース内に導入される測定流体と第２の電極との間に
ガード電極が介在するので、ガード電極を低インピーダ
ンスで変換回路に接続すれば、測定流体からのコモンモ
ードノイズ電流は、ガード電極側に誘導され、第１およ
び第２の電極には、コモンモードノイズ電流が殆ど流れ
なくなり、これにより前記目的が達成される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１および図２には、本実施例に係る静電容量
式圧力センサ１が示されている。この圧力センサ１は、
金属製のケース２の内部に圧力変換素子10を収納したも
のであり、ケース２の内部に導入された測定流体の圧力
を所定の電気信号に変換するものである。圧力変換素子
10は、全体が円柱状のものであり、セラミクス製の厚肉
の基板11と、測定流体の圧力により変形する薄肉のセラ
ミクス製ダイアフラム12とを備えている。基板11とダイ
アフラム12とは、リング状の接合部20により互いに所定
間隔を置いて平行に接合されている。基板11およびダイ
アフラム12の互いに対向する面13, 14の間には、接合部
20に囲まれた空間20A が形成されている。
明する。図１および図２には、本実施例に係る静電容量
式圧力センサ１が示されている。この圧力センサ１は、
金属製のケース２の内部に圧力変換素子10を収納したも
のであり、ケース２の内部に導入された測定流体の圧力
を所定の電気信号に変換するものである。圧力変換素子
10は、全体が円柱状のものであり、セラミクス製の厚肉
の基板11と、測定流体の圧力により変形する薄肉のセラ
ミクス製ダイアフラム12とを備えている。基板11とダイ
アフラム12とは、リング状の接合部20により互いに所定
間隔を置いて平行に接合されている。基板11およびダイ
アフラム12の互いに対向する面13, 14の間には、接合部
20に囲まれた空間20A が形成されている。
【００１１】基板11の面13には、円板状の中央電極31
と、この中央電極31の外側に配置されるリング状のリフ
ァレンス電極32と、このリファレンス電極32の外側に配
置されるリング状のシールド電極33が同心に設けられて
いる。中央電極31、リファレンス電極32、および、シー
ルド電極33は、銀パラジウムペースト等の導電性を有す
る印刷用ペーストをそれぞれの形状にスクリーン印刷し
た後、700 〜900 ℃程度の温度で焼成したものである。
中央電極31、リファレンス電極32、および、シールド電
極33の焼成厚みは、５〜１０μｍの範囲で設定されてい
る。ダイアフラム12の面14には、図１中上方から円板状
の共通電極34と、円板状の絶縁膜35と、円板状のガード
電極36とが積層されている。共通電極34、絶縁膜35、お
よび、ガード電極36は、ダイアフラム12の面14に、ガー
ド電極36となる印刷用ペースト、絶縁膜35となる印刷用
ペースト、共通電極34となる印刷用ペーストを順にスク
リーン印刷した後に、700 〜900 ℃程度の温度で焼成し
たものである。共通電極34およびガード電極36となる印
刷用ペーストとしては、金レジネート等の導電性を有す
るものが採用される一方、絶縁膜35となる印刷用ペース
トとしては、パシベーションガラス等の絶縁性に優れた
ものが採用される。共通電極34およびガード電極36の焼
成厚みは、０．５〜１μｍの範囲で設定されている。絶
縁膜35の焼成厚みは、２０〜２５μｍの範囲で設定され
ている。
と、この中央電極31の外側に配置されるリング状のリフ
ァレンス電極32と、このリファレンス電極32の外側に配
置されるリング状のシールド電極33が同心に設けられて
いる。中央電極31、リファレンス電極32、および、シー
ルド電極33は、銀パラジウムペースト等の導電性を有す
る印刷用ペーストをそれぞれの形状にスクリーン印刷し
た後、700 〜900 ℃程度の温度で焼成したものである。
中央電極31、リファレンス電極32、および、シールド電
極33の焼成厚みは、５〜１０μｍの範囲で設定されてい
る。ダイアフラム12の面14には、図１中上方から円板状
の共通電極34と、円板状の絶縁膜35と、円板状のガード
電極36とが積層されている。共通電極34、絶縁膜35、お
よび、ガード電極36は、ダイアフラム12の面14に、ガー
ド電極36となる印刷用ペースト、絶縁膜35となる印刷用
ペースト、共通電極34となる印刷用ペーストを順にスク
リーン印刷した後に、700 〜900 ℃程度の温度で焼成し
たものである。共通電極34およびガード電極36となる印
刷用ペーストとしては、金レジネート等の導電性を有す
るものが採用される一方、絶縁膜35となる印刷用ペース
トとしては、パシベーションガラス等の絶縁性に優れた
ものが採用される。共通電極34およびガード電極36の焼
成厚みは、０．５〜１μｍの範囲で設定されている。絶
縁膜35の焼成厚みは、２０〜２５μｍの範囲で設定され
ている。
【００１２】ガード電極36は、ダイアフラム12と同一の
外径を有する電極であり、絶縁膜35は、ガード電極36よ
りも小径とされ、さらに、共通電極34は、絶縁膜35より
も小径とされている。なお、図２では、各電極31〜34,
36に該当する部分は、見やすくするために、網目模様で
表されている。ここで、中央電極31および共通電極34
は、コンデンサＣm を形成し、リファレンス電極32およ
び共通電極34は、コンデンサＣr を形成し、シールド電
極33および共通電極34は、コンデンサＣS を形成してい
る。ここにおいて、中央電極31およびリファレンス電極
32が第１の電極を構成し、共通電極34が第２の電極を構
成し、これら第１および第２の電極は、圧力測定用の電
極として使用されるものである。各コンデンサＣm ，Ｃ
r ，Ｃs は、測定流体の圧力を受けてダイアフラム12が
変形すると、電極間距離の変化からその容量が変化する
ようになってる。共通電極34および絶縁膜35の図２中右
側の外縁部には、ガード電極36を露出させる切欠部37が
設けられている。一方、基板11のシールド電極33の外側
には、ダイアフラム12側の共通電極34と導通させるため
の接続用端子38と、切欠部37から露出するガード電極36
と導通させるための接続用端子39とが形成されている。
共通電極34および接続用端子38、ならびに、ガード電極
36および接続用端子39は、それぞれ導電ペースト等の導
電材40で電気的に接続されている。
外径を有する電極であり、絶縁膜35は、ガード電極36よ
りも小径とされ、さらに、共通電極34は、絶縁膜35より
も小径とされている。なお、図２では、各電極31〜34,
36に該当する部分は、見やすくするために、網目模様で
表されている。ここで、中央電極31および共通電極34
は、コンデンサＣm を形成し、リファレンス電極32およ
び共通電極34は、コンデンサＣr を形成し、シールド電
極33および共通電極34は、コンデンサＣS を形成してい
る。ここにおいて、中央電極31およびリファレンス電極
32が第１の電極を構成し、共通電極34が第２の電極を構
成し、これら第１および第２の電極は、圧力測定用の電
極として使用されるものである。各コンデンサＣm ，Ｃ
r ，Ｃs は、測定流体の圧力を受けてダイアフラム12が
変形すると、電極間距離の変化からその容量が変化する
ようになってる。共通電極34および絶縁膜35の図２中右
側の外縁部には、ガード電極36を露出させる切欠部37が
設けられている。一方、基板11のシールド電極33の外側
には、ダイアフラム12側の共通電極34と導通させるため
の接続用端子38と、切欠部37から露出するガード電極36
と導通させるための接続用端子39とが形成されている。
共通電極34および接続用端子38、ならびに、ガード電極
36および接続用端子39は、それぞれ導電ペースト等の導
電材40で電気的に接続されている。
【００１３】基板11の図１中上側の面には、プリント配
線41が施されているとともに、このプリント配線41にＩ
Ｃ３が接続されている。また、基板11には、当該基板11
を図１中上下方向に貫通するスルーホール42〜46が設け
られている。各スルーホール42〜46は、内側面に導電性
の皮膜が形成され、プリント配線41と空間20A に面する
各電極31〜34, 36とを電気的に導通させるものである。
スルーホール42は、図１中下側の端部が中央電極31の内
側に開口され、中央電極31とプリント配線41とを導通さ
せるものである。スルーホール43は、下端部がリファレ
ンス電極32の内側に開口され、リファレンス電極32とプ
リント配線41とを導通させるものである。スルーホール
44は、下端部がシールド電極33の内側に開口され、シー
ルド電極33とプリント配線41とを導通させるものであ
る。スルーホール45は、下端部が接続用端子38の内側に
開口され、共通電極34とプリント配線41とを導通させる
ものである。スルーホール46は、下端部が接続用端子39
の内側に開口され、ガード電極36とプリント配線41とを
導通させるものである。ここにおいて、プリント配線41
の一部分がガード電極36用の接続端子とされ、スルーホ
ール46が基板11を貫通する導体となっている。これらの
プリント配線41およびスルーホール42〜46等により、Ｉ
Ｃ３と電極31〜34, 36とが電気的に接続されている。Ｉ
Ｃ３は、各コンデンサＣm ，Ｃr ，Ｃ s の静電容量に基
づいて測定流体の圧力を検出するとともに、所定の電気
信号に変換するものである。
線41が施されているとともに、このプリント配線41にＩ
Ｃ３が接続されている。また、基板11には、当該基板11
を図１中上下方向に貫通するスルーホール42〜46が設け
られている。各スルーホール42〜46は、内側面に導電性
の皮膜が形成され、プリント配線41と空間20A に面する
各電極31〜34, 36とを電気的に導通させるものである。
スルーホール42は、図１中下側の端部が中央電極31の内
側に開口され、中央電極31とプリント配線41とを導通さ
せるものである。スルーホール43は、下端部がリファレ
ンス電極32の内側に開口され、リファレンス電極32とプ
リント配線41とを導通させるものである。スルーホール
44は、下端部がシールド電極33の内側に開口され、シー
ルド電極33とプリント配線41とを導通させるものであ
る。スルーホール45は、下端部が接続用端子38の内側に
開口され、共通電極34とプリント配線41とを導通させる
ものである。スルーホール46は、下端部が接続用端子39
の内側に開口され、ガード電極36とプリント配線41とを
導通させるものである。ここにおいて、プリント配線41
の一部分がガード電極36用の接続端子とされ、スルーホ
ール46が基板11を貫通する導体となっている。これらの
プリント配線41およびスルーホール42〜46等により、Ｉ
Ｃ３と電極31〜34, 36とが電気的に接続されている。Ｉ
Ｃ３は、各コンデンサＣm ，Ｃr ，Ｃ s の静電容量に基
づいて測定流体の圧力を検出するとともに、所定の電気
信号に変換するものである。
【００１４】接合部20は、基板11およびダイアフラム12
の間に介装された絶縁部材21、接合部材22、および、ス
ペーサ23を有するものである。絶縁部材21は、基板11の
面13の外周縁からシールド電極33までを覆うオーバーコ
ートガラス等からなるリング状の絶縁体である。また、
この絶縁部材21は、シールド電極33と共通電極34との沿
面距離を拡大し、シールド電極33と共通電極34との間の
沿面抵抗を増大させるものでもある。接合部材22は、基
板11とダイアフラム12とを接合するために、溶融した低
融点ガラス等を絶縁部材21とダイアフラム12との間に介
装・固化させたリング状の部材である。スペーサ23は、
溶融した低融点ガラス等（接合部材22）で基板11とダイ
アフラム12とを接合する際に、絶縁部材21とダイアフラ
ム12との間隔を確保するために介装されるリング状の高
融点部材である。スペーサ23としては、高融点ガラス等
が採用できる。接合部20には、積層された接合部材22お
よび絶縁部材21の両方を貫通する貫通孔24が設けられて
いる。この貫通孔24には、共通電極34および接続用端子
38等を電気的に接続する前述の導電材40が充填されてい
る。
の間に介装された絶縁部材21、接合部材22、および、ス
ペーサ23を有するものである。絶縁部材21は、基板11の
面13の外周縁からシールド電極33までを覆うオーバーコ
ートガラス等からなるリング状の絶縁体である。また、
この絶縁部材21は、シールド電極33と共通電極34との沿
面距離を拡大し、シールド電極33と共通電極34との間の
沿面抵抗を増大させるものでもある。接合部材22は、基
板11とダイアフラム12とを接合するために、溶融した低
融点ガラス等を絶縁部材21とダイアフラム12との間に介
装・固化させたリング状の部材である。スペーサ23は、
溶融した低融点ガラス等（接合部材22）で基板11とダイ
アフラム12とを接合する際に、絶縁部材21とダイアフラ
ム12との間隔を確保するために介装されるリング状の高
融点部材である。スペーサ23としては、高融点ガラス等
が採用できる。接合部20には、積層された接合部材22お
よび絶縁部材21の両方を貫通する貫通孔24が設けられて
いる。この貫通孔24には、共通電極34および接続用端子
38等を電気的に接続する前述の導電材40が充填されてい
る。
【００１５】次に、本実施例のガード電極の作用につい
て図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明で
は、既に図７に基づいて説明したインピーダンス等の回
路構成要素と同じ要素には同一符号を付し、その説明を
省略もしくは簡略にする。図３には、前述の圧力センサ
１の等価回路が示されている。図において、ガード電極
36は、インピーダンスＺ8 を介して変換回路側、例え
ば、当該変換回路の電源のマイナス側に接続されてい
る。インピーダンスＺ8 は、ガード電極36と共通電極34
等の測定用の電極とを結合するインピーダンスよりも充
分に低い値のインピーダンスを有するものである。ガー
ド電極36は、低インピーダンスＺ8 を介して変換回路に
接続されているので、コモンモードノイズ電流ＩCMは、
ガード電極36側に誘導され、変換回路側へバイパスされ
るので、共通電極34、中央電極31、および、リファレン
ス電極32には、コモンモードノイズ電流ＩCMが流れるこ
とがない。
て図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明で
は、既に図７に基づいて説明したインピーダンス等の回
路構成要素と同じ要素には同一符号を付し、その説明を
省略もしくは簡略にする。図３には、前述の圧力センサ
１の等価回路が示されている。図において、ガード電極
36は、インピーダンスＺ8 を介して変換回路側、例え
ば、当該変換回路の電源のマイナス側に接続されてい
る。インピーダンスＺ8 は、ガード電極36と共通電極34
等の測定用の電極とを結合するインピーダンスよりも充
分に低い値のインピーダンスを有するものである。ガー
ド電極36は、低インピーダンスＺ8 を介して変換回路に
接続されているので、コモンモードノイズ電流ＩCMは、
ガード電極36側に誘導され、変換回路側へバイパスされ
るので、共通電極34、中央電極31、および、リファレン
ス電極32には、コモンモードノイズ電流ＩCMが流れるこ
とがない。
【００１６】前述のような本実施例によれば、次のよう
な効果が得られる。すなわち、ダイアフラム12および共
通電極34の間に、共通電極34とは電気的に絶縁されたガ
ード電極36を設けるとともに、このガード電極36を低イ
ンピーダンスＺ8 で変換回路に接続したので、コモンモ
ードノイズ電流ＩCMがガード電極36側に誘導されてバイ
パスされるようになり、共通電極34、中央電極31、およ
び、リファレンス電極32には、コモンモードノイズ電流
ＩCMが殆ど流れず、コモンモードノイズに影響されず、
正確な圧力測定を行うことができる。
な効果が得られる。すなわち、ダイアフラム12および共
通電極34の間に、共通電極34とは電気的に絶縁されたガ
ード電極36を設けるとともに、このガード電極36を低イ
ンピーダンスＺ8 で変換回路に接続したので、コモンモ
ードノイズ電流ＩCMがガード電極36側に誘導されてバイ
パスされるようになり、共通電極34、中央電極31、およ
び、リファレンス電極32には、コモンモードノイズ電流
ＩCMが殆ど流れず、コモンモードノイズに影響されず、
正確な圧力測定を行うことができる。
【００１７】また、ガード電極36の形成を、共通電極34
および絶縁膜35の形成と同様に、印刷用ペーストを印刷
・焼成して行うようにしたので、共通電極34および絶縁
膜35の成形工程と併せてガード電極36を形成することが
可能となり、ガード電極36の形成に別の製造工程が必要
なく、圧力変換素子10の優れた量産性を損なわず、その
製造効率を維持することができる。
および絶縁膜35の形成と同様に、印刷用ペーストを印刷
・焼成して行うようにしたので、共通電極34および絶縁
膜35の成形工程と併せてガード電極36を形成することが
可能となり、ガード電極36の形成に別の製造工程が必要
なく、圧力変換素子10の優れた量産性を損なわず、その
製造効率を維持することができる。
【００１８】以上、本発明について好適な実施例を挙げ
て説明したが、本発明は、この実施例に限られるもので
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改
良並びに設計の変更が可能である。例えば、基板11およ
びダイアフラム12は、セラミクス製のものに限らず、炭
素繊維強化プラスチック等の非金属または金属等の他の
材質のものでもよい。金属製のものを採用する場合は、
各電極を相互に絶縁すればよい。また、電極としては、
印刷用ペーストから形成されるものに限らず、金属箔等
から形成してもよいが、印刷用ペーストで形成すれば、
前記実施例のような効果を得ることができる。
て説明したが、本発明は、この実施例に限られるもので
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改
良並びに設計の変更が可能である。例えば、基板11およ
びダイアフラム12は、セラミクス製のものに限らず、炭
素繊維強化プラスチック等の非金属または金属等の他の
材質のものでもよい。金属製のものを採用する場合は、
各電極を相互に絶縁すればよい。また、電極としては、
印刷用ペーストから形成されるものに限らず、金属箔等
から形成してもよいが、印刷用ペーストで形成すれば、
前記実施例のような効果を得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】前述のように本発明によれば、コモンモ
ードノイズの影響を殆ど受けないことから、正確な圧力
測定を行うことができる。
ードノイズの影響を殆ど受けないことから、正確な圧力
測定を行うことができる。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】前記実施例の分解状態を示す平面図である。
【図３】前記実施例の等価回路図である。
【図４】本発明の課題であるコモンモードノイズを説明
するための回路図。
するための回路図。
【図５】従来の圧力センサを用いた測定系の概略等価回
路図
路図
【図６】従来例を示す図１に相当する図である。
【図７】従来例を示す図３に相当する図である。
１ 圧力センサ
11 基板
12 ダイアフラム
31 第１の電極としての中央電極
32 第１の電極としてのリファレンス電極
34 第２の電極としての共通電極
36 ガード電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 清水 真紀
東京都大田区東馬込１−30−４ 株式会
社長野計器製作所内
(72)発明者 井上 和男
東京都大田区東馬込１−30−４ 株式会
社長野計器製作所内
(56)参考文献 特開 平１−253616（ＪＰ，Ａ)
実開 平２−27541（ＪＰ，Ｕ)
特表 平３−501062（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01L 9/00 305
Claims (2)
- 【請求項１】厚肉の基板と、所定の間隔を置いて前記基
板と対向して配置された薄肉のダイアフラムと、前記基
板の前記ダイアフラムと対向する面に設けられた第１の
電極と、前記ダイアフラムの前記基板と対向する面に設
けられた第２の電極とを有し、前記ダイアフラムに加わ
る圧力を前記第１および第２の電極間の静電容量の変化
により検出する静電容量式圧力センサであって、 前記ダイアフラムと前記第２の電極との間に当該第２の
電極とは電気的に絶縁されたガード電極が設けられてい
ることを特徴とする静電容量式圧力センサ。 - 【請求項２】請求項１に記載の静電容量式圧力センサに
おいて、前記第１および第２の電極が形成する静電容量
を所定の電気信号に変換する変換回路が備えられ、前記
ガード電極は、低インピーダンスで前記変換回路に接続
されていることを特徴とする静電容量式圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08115695A JP3382750B2 (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 静電容量式圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08115695A JP3382750B2 (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 静電容量式圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278216A JPH08278216A (ja) | 1996-10-22 |
| JP3382750B2 true JP3382750B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=13738585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08115695A Expired - Fee Related JP3382750B2 (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 静電容量式圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3382750B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106133493A (zh) * | 2014-01-16 | 2016-11-16 | 森萨塔科技股份有限公司 | 具有电容联接源电极的压力转换器 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4803917B2 (ja) * | 2001-07-30 | 2011-10-26 | 京セラ株式会社 | 圧力検出装置用パッケージ |
| JP2003065868A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-05 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用パッケージ |
| US6901807B1 (en) * | 2003-12-30 | 2005-06-07 | Honeywell International Inc. | Positive and negative pressure sensor |
| JP5295071B2 (ja) * | 2009-10-28 | 2013-09-18 | 京セラ株式会社 | 圧力検出装置用基体および圧力検出装置 |
| JP6871721B2 (ja) * | 2016-11-17 | 2021-05-12 | 株式会社堀場エステック | 圧力式流量計 |
-
1995
- 1995-04-06 JP JP08115695A patent/JP3382750B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106133493A (zh) * | 2014-01-16 | 2016-11-16 | 森萨塔科技股份有限公司 | 具有电容联接源电极的压力转换器 |
| CN106133493B (zh) * | 2014-01-16 | 2019-10-15 | 森萨塔科技股份有限公司 | 具有电容联接源电极的压力转换器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08278216A (ja) | 1996-10-22 |
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|---|---|---|---|
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