JPH04177137A - 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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- JPH04177137A JPH04177137A JP30271790A JP30271790A JPH04177137A JP H04177137 A JPH04177137 A JP H04177137A JP 30271790 A JP30271790 A JP 30271790A JP 30271790 A JP30271790 A JP 30271790A JP H04177137 A JPH04177137 A JP H04177137A
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はタンク内の液面位置や配管等の水頭などを測定
するため、流体の圧力変化を静電容量によって検出する
圧力センナに関する。
するため、流体の圧力変化を静電容量によって検出する
圧力センナに関する。
［従来の技術］
流体圧力の変化を検出するに際して、圧力をダイヤフラ
ムに受けてそのリフト量変化に変え、ダイヤフラムに結
合した可動電極板と、その可動電極板に対向して平行に
配置した固定電極板との間の静電容量の変化として電気
的に検出することがおこなわれている。このような検出
機構を有する従来の静電容量式圧力センサは、たとえば
第４図に示すような構造を有しており、ダイヤフラム支
持用底板３１とダイヤフラム３２間で形成されるダイヤ
フラム室３３内に入口３４から圧力を測定する流体を導
入する。このダイヤフラム３２の外周端面倒から順に平
板状の底板接合部３５、第１立ち上がり部３６、液部３
７、第２立ち上り部３８、中央の最上端に位置する平板
状の可動電極板接合部４０からなっている。可動電極板
接合部４０の上面には絶縁体４１を介して可動電極板４
２が固定される。ダイヤフラム３７の底板接合部３５を
底板３１と共に挾持するようにスペーサ４３を立設し、
その上部に固定電極板４４を固定環４６によって挾持し
、可動電極板４２と平行になるように固定している。可
動電極板４２の周縁部にはリード線４７を接続し、スペ
ーサ４３に設けた通孔４８を通して外部へ導き、一方、
固定電極板４４の一部はスペーサ４３の外部に出る端子
部５０を形成し、この端子部５０に接続したリード線５
１と前記リード線４７とによって、可動電極４２と固定
電極４４とからなるコンデンサー５２の両端子のリード
線を構成する。また、固定電極４４の上面にはＰＴＣヒ
ータ５３を設けて結露を防止している。
ムに受けてそのリフト量変化に変え、ダイヤフラムに結
合した可動電極板と、その可動電極板に対向して平行に
配置した固定電極板との間の静電容量の変化として電気
的に検出することがおこなわれている。このような検出
機構を有する従来の静電容量式圧力センサは、たとえば
第４図に示すような構造を有しており、ダイヤフラム支
持用底板３１とダイヤフラム３２間で形成されるダイヤ
フラム室３３内に入口３４から圧力を測定する流体を導
入する。このダイヤフラム３２の外周端面倒から順に平
板状の底板接合部３５、第１立ち上がり部３６、液部３
７、第２立ち上り部３８、中央の最上端に位置する平板
状の可動電極板接合部４０からなっている。可動電極板
接合部４０の上面には絶縁体４１を介して可動電極板４
２が固定される。ダイヤフラム３７の底板接合部３５を
底板３１と共に挾持するようにスペーサ４３を立設し、
その上部に固定電極板４４を固定環４６によって挾持し
、可動電極板４２と平行になるように固定している。可
動電極板４２の周縁部にはリード線４７を接続し、スペ
ーサ４３に設けた通孔４８を通して外部へ導き、一方、
固定電極板４４の一部はスペーサ４３の外部に出る端子
部５０を形成し、この端子部５０に接続したリード線５
１と前記リード線４７とによって、可動電極４２と固定
電極４４とからなるコンデンサー５２の両端子のリード
線を構成する。また、固定電極４４の上面にはＰＴＣヒ
ータ５３を設けて結露を防止している。
このような圧力センサにおいて、ダイヤフラム室３３内
に導かれる流体の圧力に応じてダイヤフラム３２が変形
し、可動電極４２が固定電極４４に対して近づき、ある
いは遠ざかる。その結果ＳＵＳ材からなる画電極４２．
４４間の距離が変化するので、両電極間で蓄えられる電
荷の量が変化する。このようにして画電極４２．４４か
らなるコンデンサ５２の容量が変化するので、このコン
デンサを発振回路中に設け、発振周波数の変化に変換し
、更にこれを積分して電圧に変えることによりダイヤフ
ラム室３３内の流体の圧力を電圧に変換している。
に導かれる流体の圧力に応じてダイヤフラム３２が変形
し、可動電極４２が固定電極４４に対して近づき、ある
いは遠ざかる。その結果ＳＵＳ材からなる画電極４２．
４４間の距離が変化するので、両電極間で蓄えられる電
荷の量が変化する。このようにして画電極４２．４４か
らなるコンデンサ５２の容量が変化するので、このコン
デンサを発振回路中に設け、発振周波数の変化に変換し
、更にこれを積分して電圧に変えることによりダイヤフ
ラム室３３内の流体の圧力を電圧に変換している。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来の静電容量式圧力センサを例えば車両のガソリ
ンタンク等のように使用環境が極低温から高温まで巾広
い温度変化を生じ、あるいは大きな振動を生じるものに
用いると、特に大きな温度変化によって各部材の熱彫版
差が大きく、測定値に誤差を生ずることとなる。特にそ
の影響が大きい部分はスペーサ４３０部分であり、スペ
ーサ４３の底板３１との基端から固定電極４４支持部と
の高さＨ４が高い程その熱膨脹する長さが大きくなるた
め、可動電極４２と固定電極４４との距離ｄが大きくな
り、熱膨脹の影響が測定値の大きな誤差となって表れる
。
ンタンク等のように使用環境が極低温から高温まで巾広
い温度変化を生じ、あるいは大きな振動を生じるものに
用いると、特に大きな温度変化によって各部材の熱彫版
差が大きく、測定値に誤差を生ずることとなる。特にそ
の影響が大きい部分はスペーサ４３０部分であり、スペ
ーサ４３の底板３１との基端から固定電極４４支持部と
の高さＨ４が高い程その熱膨脹する長さが大きくなるた
め、可動電極４２と固定電極４４との距離ｄが大きくな
り、熱膨脹の影響が測定値の大きな誤差となって表れる
。
また、画電極４２．４４はＳＵＳ材からなるため重量が
大きくなり、特に可動電極４２の重量は絶縁材４１及び
ダイヤフラム３２との接合部の強度に影響するため、そ
の重量による繰り返し荷重によって接合部が破損するこ
とがあった。
大きくなり、特に可動電極４２の重量は絶縁材４１及び
ダイヤフラム３２との接合部の強度に影響するため、そ
の重量による繰り返し荷重によって接合部が破損するこ
とがあった。
１課題を解決するための手段）
本発明は上記従来のものの欠点を解消するため、ダイヤ
フラムと底抜との間に流体を導入する室を形成し、ダイ
ヤフラムの中央を該室内に嵌入してなる接合部には支持
部材を介してセラミック素材の表面に電極層を形成した
可動電極を固定し、底板からスペーサを立設し、セラミ
ック素材の片側に電極層を形成し、他側にヒータ層を形
成した固定電極を該可動電極に対向してスペーサ上に固
定したものであり、それにより環境に影響されない静電
容量式圧力センサとしたものである。
フラムと底抜との間に流体を導入する室を形成し、ダイ
ヤフラムの中央を該室内に嵌入してなる接合部には支持
部材を介してセラミック素材の表面に電極層を形成した
可動電極を固定し、底板からスペーサを立設し、セラミ
ック素材の片側に電極層を形成し、他側にヒータ層を形
成した固定電極を該可動電極に対向してスペーサ上に固
定したものであり、それにより環境に影響されない静電
容量式圧力センサとしたものである。
本発明は上記のように構成したので、ダイヤフラムと底
板の間の室内に導入される流体の圧力によってダイヤフ
ラムは変形し、それにともなって可動電極と固定電極間
の距離が変化し１両電極で構成されるコンデンサとして
の静電容量が変化して流体圧力を電気量に変換する。ダ
イヤフラムと可動電極との接合部は、ダイヤフラムの中
央部において流体を導入する室側に嵌入している部分で
接合しているので、底板と可動電極との高さが低くなり
、底板と固定電極間のスペーサの高さが低くなる。また
セラミックからなる可動電極は軽量となる。
板の間の室内に導入される流体の圧力によってダイヤフ
ラムは変形し、それにともなって可動電極と固定電極間
の距離が変化し１両電極で構成されるコンデンサとして
の静電容量が変化して流体圧力を電気量に変換する。ダ
イヤフラムと可動電極との接合部は、ダイヤフラムの中
央部において流体を導入する室側に嵌入している部分で
接合しているので、底板と可動電極との高さが低くなり
、底板と固定電極間のスペーサの高さが低くなる。また
セラミックからなる可動電極は軽量となる。
本発明の実施例を図面に沿って説明する。第１図におい
て、検出する流体を導入する開口ｌを備えた底板２の上
面中央には凹所３を設け、底板２の外周上部には円筒状
のスペーサ４を立設する。スペーサ４は例えば熱膨張係
数の小さいセラミック族または金属製等からなり、底板
２への固定に際し、ダイヤフラム５の外周縁に形成した
平板状の底板接合部６を挾持することによりダイヤフラ
ム５を固定する。なお、スペーサを金属製とするときは
リード線１８．２１とは絶縁が必要である。ダイヤフラ
ム５はその中央部に平板状の可動電極接合部７を有し、
その上面に絶縁材等からなる支持部材８を介してセラミ
ック素材からなる平板状の可動電極ｌＯを固定する。ダ
イヤフラム５の外周の底板接合部６と中央の可動電極接
合部７との間には波板状の液部１１を有する。底板接合
部６と液部１１との接続部は、液部１１の底部１２にお
いて接続しており、液部１１と可動電極接合部７との接
続部も液部１１の底部１２で接続している。したがって
可動電極接合部７はダイヤフラム５七底板２により形成
される流体を導入する室１３内に嵌入するように設けら
れている。セラミック製等からなるスペーサ４の上部に
は、リング１４によりセラミック素材からなる固定電極
１５を挾持して固定する。可動電極ＩＯにおける固定電
極１５側の表面にはメタライズしたニッケルメッキ層を
形成して電極層１６となし、スペーサ４の通孔１７を通
るリード線１８を接続する。固定電極１５の可動電極１
０例の表面にはメタライズしたニッケルメッキ層を形成
して電極層１９となし、固定電極１５のスペーサ外に突
出した端子部２０においてリード線２１と接続する。可
動電極１０の電極層１６と固定電極１５の電極層１９と
は平行に近接して配置され、この部分でコンデンサ２２
を構成し、リード線１８、２１を発振器に連結する。固
定電極１５の前記電極層１９の反対側の面にはプリント
配線からなるヒータ層２３を設け、コンデンサ部に露の
付着を防止するための加熱部とする。
て、検出する流体を導入する開口ｌを備えた底板２の上
面中央には凹所３を設け、底板２の外周上部には円筒状
のスペーサ４を立設する。スペーサ４は例えば熱膨張係
数の小さいセラミック族または金属製等からなり、底板
２への固定に際し、ダイヤフラム５の外周縁に形成した
平板状の底板接合部６を挾持することによりダイヤフラ
ム５を固定する。なお、スペーサを金属製とするときは
リード線１８．２１とは絶縁が必要である。ダイヤフラ
ム５はその中央部に平板状の可動電極接合部７を有し、
その上面に絶縁材等からなる支持部材８を介してセラミ
ック素材からなる平板状の可動電極ｌＯを固定する。ダ
イヤフラム５の外周の底板接合部６と中央の可動電極接
合部７との間には波板状の液部１１を有する。底板接合
部６と液部１１との接続部は、液部１１の底部１２にお
いて接続しており、液部１１と可動電極接合部７との接
続部も液部１１の底部１２で接続している。したがって
可動電極接合部７はダイヤフラム５七底板２により形成
される流体を導入する室１３内に嵌入するように設けら
れている。セラミック製等からなるスペーサ４の上部に
は、リング１４によりセラミック素材からなる固定電極
１５を挾持して固定する。可動電極ＩＯにおける固定電
極１５側の表面にはメタライズしたニッケルメッキ層を
形成して電極層１６となし、スペーサ４の通孔１７を通
るリード線１８を接続する。固定電極１５の可動電極１
０例の表面にはメタライズしたニッケルメッキ層を形成
して電極層１９となし、固定電極１５のスペーサ外に突
出した端子部２０においてリード線２１と接続する。可
動電極１０の電極層１６と固定電極１５の電極層１９と
は平行に近接して配置され、この部分でコンデンサ２２
を構成し、リード線１８、２１を発振器に連結する。固
定電極１５の前記電極層１９の反対側の面にはプリント
配線からなるヒータ層２３を設け、コンデンサ部に露の
付着を防止するための加熱部とする。
上記構成により、室１３内に導入された流体の圧力に応
じてダイヤフラム５は図中上下方向に移動し、固定電極
１５に対する可動電極１０の相対位置が変化するため、
各電極で構成されるコンデンサの電極間位置が変化し、
このコンデンサの静電容量が変化する。その静電容量の
変化を発振器に導いて周波数変化とし、更にそれを電圧
変化に変換する等によって流体圧力の変化を電気的変化
に変換し測定を行う。このような圧力センサにおいて、
ダイヤフラム５と可動電極１０を支持部材８を介して接
合する部分は、ダイヤフラムの液部１１における底部１
２と接続する可動電極接合部７において接合しているの
で、ダイヤフラムの底板接合部６から可動電極１０まで
の高さは第４図に示した従来のものと比較して明らかの
ように低くなる。したがってスペーサ４の底板２上面か
ら固定電極１５までの高さＨｌも低くなり、熱膨脹によ
ってセンサの性能に最も影響を与えるこの高さ■１が小
さくなるため、この圧力センサの熱による特性変化が少
なくなる。
じてダイヤフラム５は図中上下方向に移動し、固定電極
１５に対する可動電極１０の相対位置が変化するため、
各電極で構成されるコンデンサの電極間位置が変化し、
このコンデンサの静電容量が変化する。その静電容量の
変化を発振器に導いて周波数変化とし、更にそれを電圧
変化に変換する等によって流体圧力の変化を電気的変化
に変換し測定を行う。このような圧力センサにおいて、
ダイヤフラム５と可動電極１０を支持部材８を介して接
合する部分は、ダイヤフラムの液部１１における底部１
２と接続する可動電極接合部７において接合しているの
で、ダイヤフラムの底板接合部６から可動電極１０まで
の高さは第４図に示した従来のものと比較して明らかの
ように低くなる。したがってスペーサ４の底板２上面か
ら固定電極１５までの高さＨｌも低くなり、熱膨脹によ
ってセンサの性能に最も影響を与えるこの高さ■１が小
さくなるため、この圧力センサの熱による特性変化が少
なくなる。
第２図に示した第２実施例はその基本構成は第１図に示
したものと同様であり、相違点はダイヤフラム５におけ
る底板接合部６と液部１１との接続部を、液部１１の中
間部２５としたものである。それによりダイヤフラムの
可動電極取付部７と可動電極ｌＯ上端との高さｂは第１
図に示すものと変わらないにもかかわらず、スペーサ４
の底板上面から固定電極１５までの高さＨ２は第１図に
示すものの高さＨｌより小さくなる。したがってこの圧
力センサの耐熱特性は更に向上する。
したものと同様であり、相違点はダイヤフラム５におけ
る底板接合部６と液部１１との接続部を、液部１１の中
間部２５としたものである。それによりダイヤフラムの
可動電極取付部７と可動電極ｌＯ上端との高さｂは第１
図に示すものと変わらないにもかかわらず、スペーサ４
の底板上面から固定電極１５までの高さＨ２は第１図に
示すものの高さＨｌより小さくなる。したがってこの圧
力センサの耐熱特性は更に向上する。
第３図に示す第３実施例においては、ダイヤフラム５の
底板取付部６と液部１】との接続部は、液部１１の頂部
２６において接続している。このように構成することに
より、スペーサ４の前記高さＨ３は前記核実施例の高さ
Ｈ，、Ｈ２よりも小さくなり、このセンサの熱に対する
特性変化を小さくすることができる。
底板取付部６と液部１】との接続部は、液部１１の頂部
２６において接続している。このように構成することに
より、スペーサ４の前記高さＨ３は前記核実施例の高さ
Ｈ，、Ｈ２よりも小さくなり、このセンサの熱に対する
特性変化を小さくすることができる。
なお、上記実施例において、スペーサとしてセラミック
を用いた例を示したが、合成樹脂製のものを用いても良
く、同様に耐熱特性が向上するばすりでなく、合成樹脂
が吸水性を有して膨潤する性質がある場合にも、スペー
サの前記高さＨが小さくなるので膨潤量が小さくなる。
を用いた例を示したが、合成樹脂製のものを用いても良
く、同様に耐熱特性が向上するばすりでなく、合成樹脂
が吸水性を有して膨潤する性質がある場合にも、スペー
サの前記高さＨが小さくなるので膨潤量が小さくなる。
（発明の効果）
本発明は上記のように構成し作用するので、ダイヤフラ
ムの底板接合部から可動電極までの高さが小さくなり、
熱膨脹によるセンサの性能に与える影響が少なくなり、
センサの性能が向上する。
ムの底板接合部から可動電極までの高さが小さくなり、
熱膨脹によるセンサの性能に与える影響が少なくなり、
センサの性能が向上する。
またセンサを、膨潤性を有する合成樹脂で製造した場合
においては、膨潤量が減少するのでセンサの耐水特性も
向上する。
においては、膨潤量が減少するのでセンサの耐水特性も
向上する。
第１図は本発明の第１実施例の断面図、第２図は同第２
実施例の断面図、第３図は同第３実施例の断面図、第４
図は従来例の断面図である。 ２：底板 ３：凹所 ４ニスペーサ ５：ダイヤフラム６：底板接合
部 ７：可動電極接合部１１：液部
１３：室 １５：固定電極 １６，１７：電極層２２：コン
デンサ ２３：ヒータ層特許出願人 株式会社鷺宮
製作所
実施例の断面図、第３図は同第３実施例の断面図、第４
図は従来例の断面図である。 ２：底板 ３：凹所 ４ニスペーサ ５：ダイヤフラム６：底板接合
部 ７：可動電極接合部１１：液部
１３：室 １５：固定電極 １６，１７：電極層２２：コン
デンサ ２３：ヒータ層特許出願人 株式会社鷺宮
製作所
Claims (1)
- ダイヤフラムと底板との間に流体を導入する室を形成し
、ダイヤフラムの中央を該室内に嵌入してなる接合部に
は支持部材を介してセラミック素材の表面に電極層を形
成した可動電極を固定し、底板からスペーサを立設し、
セラミック素材の片側に電極層を形成し他側にヒータ層
を形成した固定電極を該可動電極に対向してスペーサ上
に固定した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 |
|---|---|---|---|
| JP30271790A JP2912949B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 静電容量式圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30271790A JP2912949B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 静電容量式圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04177137A true JPH04177137A (ja) | 1992-06-24 |
| JP2912949B2 JP2912949B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=17912328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30271790A Expired - Fee Related JP2912949B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 静電容量式圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2912949B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5675086A (en) * | 1995-07-17 | 1997-10-07 | Yamatake-Honeywell Co., Ltd. | Electrostatic capacity-type pressure sensor |
| US5902933A (en) * | 1993-02-22 | 1999-05-11 | Omron Corporation | Pressure sensor and its application |
| CN107957312A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-04-24 | 沈阳市传感技术研究所 | 波纹形动电极的电容压力传感器 |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP30271790A patent/JP2912949B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5902933A (en) * | 1993-02-22 | 1999-05-11 | Omron Corporation | Pressure sensor and its application |
| US5675086A (en) * | 1995-07-17 | 1997-10-07 | Yamatake-Honeywell Co., Ltd. | Electrostatic capacity-type pressure sensor |
| CN107957312A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-04-24 | 沈阳市传感技术研究所 | 波纹形动电极的电容压力传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2912949B2 (ja) | 1999-06-28 |
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