JPH04204339A - 静電容量式圧力検知装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、静電容量式圧力検知装置に関し、特に、電
磁波に対する耐ノイズ性の向上を図った静電容量式圧力
検知装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年、静電容量式圧力検知装置は、幅広い分野において
、油または空気などの流体圧力を高精度に検出する手段
として用いられ、最近では自動車など過酷な環境下にお
いても、十分信頼性の得られる圧力検知装置が要求され
るようになった。

以下、従来の静電容量式圧力検知装置の概要について、
図面に基づいて説明する。

第４図は、従来の技術の静電容量式圧力検知装置の構造
図である。

第４図を参照して、従来の静電容量式圧力検知装置は、
１対の電極１．２（直径８ｍｍ、厚さ０゜５μｍ）を有
している。電極１，２は、セラミック製の基板５．６（
厚さ１ｍｍ）上にそれぞれ形成され、電極１．２を１０
０μｍの間隔を隔てて配置するため、ガラス製のスペー
サ７を介して取付けられている。

基板５．６は、金属製のボディ１０および流体圧案内用
のボディ１２に支持され、電極２．基板６の受圧部６ａ
（直径１６ｍｍ）が薄い板を形成し、受圧部６ａが流体
の圧力Ｐにより、弾性変形して受圧側のダイヤフラムを
構成している。

次に、上記構成を有する従来の静電容量式圧力検知装置
の動作について説明する。

第４図に示すように、計測する流体の圧力Ｐは、ボディ
１２の内部に案内され、基板６の受圧部６ａを加圧する
。電極１，２は、コンデンサを形成しており、圧力Ｐに
より加圧された基板６は、加圧力に応じて変形（最大５
μｍ）Ｌ、電極１，２の間隔が縮小するため、コンデン
サの静電容量が増加する。

この静電容量の変化を、金（Ａｕ）製の信号線を介して
電気信号として取呂す。

上記のようにして、流体の圧力を電気的信号に変換する
ことにより、流体の圧力を検知することかできる。

上記流体圧検知装置を有する静電容量式圧力検知装置に
おいて、電磁波のノイズによる誤動作を防止するため、
特開昭５８−７３１に開示されるように装置全体を金属
ケースに収納するカプセル構造としたり、また特開昭６
３−１９５２７に開示されるように電極板の周囲にノイ
ズを誘導し吸収する保護環を設けている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記電磁波によるノイズ対策を施しても
自動車の点火プラグ等から発せられる強力な電磁波によ
るノイズは、電極付近にまで達する。

この場合、基板に非導電製材料であるセラミックを使用
しているため、このノイズを吸収することができず、ノ
イズは電極にのり、本来の信号にノイズが加わり誤動作
を起す結果となる。

また、セラミックはぜいぜい材料であるため、所定以上
の流体の圧力が加わった場合や外部からの衝撃に対して
は破損する危険性があった。

この発明は、上記問題点を解消するためになされたもの
で、電磁波によるノイズ等に影響されない構造を有し、
かつダイヤフラムを形成する基板である薄板の強度の向
上を図り、高精度の静電容量式圧力検知装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の静電容量式圧力検知
装置は、電極を絶縁膜を介して基板上に形成し、基板に
は導電性およ、び磁性を有する金属材料を用いて構成さ
れている。

［作用コ 本発明によれば、電極を絶縁膜を介して基板上に形成し
、基板に、導電性および磁性を有する金属材料を用いる
ことにより、外部からまたはボディを伝わって侵入した
電磁波によるノイズを基板で吸収し、また、流体による
異常な高圧や、外部からの衝撃に強い高精度の静電容量
式圧力検知装置の提供が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明に基づいた第１の実施例について、第１図
を参照して説明する。

第１の実施例は、１対の銀（Ａ　ｇ）製の電極１゜２（
直径８ｍｍ、厚さ０．５μｍ）を有している。

電極１，２は、四窒化三ケイ素（８１３Ｎ４）よりなる
薄膜式の絶縁膜３．４（厚さ３μｍ）を介して、ステン
レス（ＳＵＳ３０４）型基板５゜６（厚さ１ｍｍ）上に
形成され、電極１．２を１００μｍの間隔を隔てて配置
するため、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製のスペーサ７
を介して、取付けられている。ここに、絶縁膜は、蒸着
またはスパッタリングにより基板上に形成し、電極はマ
スキングまたはエツチングにより形成される。

基板５，６は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）族ボディ１
０および流体圧案内用ボディ１２に支持され、電極２．
基板６の受圧部６ａ（直径１６ｍｍ）が薄い板を形成し
、この受圧部６ａが流体の圧力Ｐにより弾性変形して受
圧側のダイヤフラムを構成している。

次に、本実施例の動作について説明する。

第１図に示すように、計測する流体の圧力Ｐはボディ１
２内に案内され、基板６の受圧部６ａを加圧する。電極
１，２はコンデンサを形成しており、圧力Ｐにより加圧
された受圧部６ａは、加圧力に応じて貴性変形（最大１
０μｍ）Ｌ、電極１゜２の間隔が縮小して、コンデンサ
の静電容量が増加する。この静電容量の変化を、金（Ａ
ｕ）製の信号線を介して電気信号として取８す。

上記のようにして流体の圧力を電気的信号に変換するこ
とにより、流体の圧力を正確に測定することが可能であ
る。

以上のように、電極を絶縁膜を介して基板上に形成し、
基板に導電性を有する金属材料を用いることにより、外
部またはボディを伝わって侵入した電磁波によるノイズ
を基板で吸収し、また、流体による高圧や、外部からの
衝撃に対する基板の強度の向上を図ることができる。

次に、本発明に基づいた第２の実施例について第２図を
参照して説明する。

第２の実施例は、２対の金（Ａ　ｕ）製の電極１３．１
４．１５．１６（直径８ｍｍ、厚さ０．５μｍ）を有し
ている。電極１３．１４．１５．１６は、二酸化ケイ素
（ＳｉＯ２）よりなる薄膜式の絶縁膜１７．１８，１９
．２０　（厚さ３μｍ）を介して４２アロイ製基板２１
　２２．２３　（厚さ１ｍｍ）上に形成され、電極１３
．１４，１５．１６を１００μｍの間隔を隔てて配置す
るため、４２アロイ製のスペーサ２４．２５を介して取
付けられている。絶縁膜は、蒸着またはスパッタリング
により基板上に形成し、電極はマスキングまたはエツチ
ングにより形成される。

また、４２アロイとはＦｅＮｉ系の透磁率が高い合金で
ある。

基板２１，２２．２３は、４２アロイ製のボディ３０、
流体圧案内用ボディ３２に支持され、電極１６と基板２
３の受圧部２３ａ（直径１６ｍｍ）が薄い板を形成し、
この加圧部２３ａが流体の圧力Ｐにより、弾性変形する
ことによる受圧側のダイヤフラムを構成している。

次に、本実施例の動作について説明する。

第２図に示すように、計測する流体の圧力Ｐは、ボディ
３２の内部に案内され、基板２３の受圧部２３ａを加圧
する。１５と１６は、コンデンサを形成しており、圧力
Ｐにより加圧された受圧部２３ａは、加圧力に応じて弾
性変形（最大１０μｍ）し、電極１５．１６の間隔が減
少するため、コンデンサの静電容量が増加する。この静
電容量の変化を金（’Ａｕ）製の信号線２８．２９を介
して電気信号として取圧す。

また、電極１３．１４よりなるコンデンサは、温度によ
る静電容量の変化を補償するために、比較コンデンサと
して形成されている。

上記のようにして、流体の圧力を電気的信号に変換する
ことにより、流体の圧力を正確に測定することが可能で
ある。

以上のように、電極を絶縁膜を介して基板上に形成し、
基板に導電性および磁性を有する金属材料を用いること
により、外部からまたはボディを伝わって侵入した電磁
波によるノイズを基板で吸収し、流体による高圧や、外
部からの衝撃に対する基板の強度の向上を図ることがで
きる。

ここに、第２の実施例の構造は、第１の実施例の構造を
二段にし、一方を圧力検知用とし、一方を比較用とした
ものであり、圧力の検知において、より信頼性を重視す
る場合有効な構造である。

次に、本発明に基づいた第３の実施例について、第３図
を参照して、説明する。

第３の実施例は、１対の白金（ｐ　ｔ）製の電極（直径
８ｍｍ、厚さ０．５μｍ）３４．３５を有している。電
極３４．３５は、二酸化ジルコニウム（Ｚｒ０２）より
なる薄膜式の絶縁膜３６，３７（厚さ３μｍ）を介して
、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製の基板（厚さ１ｍｍ）
３８．流体圧案内用のボディ３９上に形成され、電極３
４．電極３５を１００μｍの間隔を隔てて配置するため
、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製のスペーサ４０を介し
て取付けられている。絶縁膜は蒸着またはスパッタリン
グにより基板上に形成し、電極はマスキングまたはエツ
チングにより形成される。

基板３８は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製ボディ４３
に支持され、電極３５．ボディ３９の受圧部３９ａ（直
径１６ｍｍ）が薄い板を形成し受圧部３９ａが流体の圧
力Ｐにより弾性変形することによる受圧側のダイヤフラ
ムを構成している。

次に本実施鍔の動作について説明する。

図に示すように、計測する流体の圧力Ｐは、ボディ３９
内に案内され、ボディ３９の受圧部３９ａを加圧する。

電極３４．３５は、コンデンサを形成しており、圧力Ｐ
により加圧された受圧部３９ａは、加圧力に応じて弾性
変化（最大１０μｍ）し、電極３４．３５の間隔が縮小
するため、コンデンサの静電容量が増加する。この静電
容量の変化を、金（Ａｕ）製の信号線を介して電気信号
として取出す。

上記のようにして、流体の圧力を電気的信号に変換する
ことにより、流体の圧力を測定することが可能である。

以上のように、電極を絶縁膜を介して基板上に形成し、
基板に導電性を有する金属材料を用いることにより、外
部からまたはボディを伝わって侵入した電磁波によるノ
イズを基板で吸収し、また、流体による高圧や、外部か
らの衝撃に対する基板の強度の向上を図ることができる
。

ここに、第３の実施例の構造は、第１の実施例の構造に
おいて、受圧部の基板と流体圧案内用のボディを一体化
したものであり、圧力検知の信頼性、耐ノイズ性１機械
的強度をより重視する場合有効な構造である。

なお、各実施例において、かっこ内に示した各部材の寸
法は、−例として挙げたにすぎず、異なる寸法関係を採
用することも可能である。

上記第１の実施例において、基板にステンレス（ＳＵＳ
３０４）に代わり、４２７０イを用い、電極に銀（Ａ　
ｇ）に代わり、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）や他の貴金属
を用い、絶縁膜に凹室仁王ケイ素（Ｓ　ｔ３　Ｎ４　）
に代わり、二酸化ケイ素（Ｓ１０２）、二酸化ジルコニ
ウム（ＺｒＯ２）やポリイミドなどの有機物を用いて構
成しても、同様の作用効果を得ることはいうまでもない
。

上記第２の実施例において、基板、に４２アロイに代わ
り、ステンレス（ＳＵＳ３０４）を用い、電極に金（Ａ
ｕ）に代わり、白金（Ｐｔ）、銀（Ａ　ｇ）や他の貴金
属を用い、絶縁膜に二酸化ケイ素（８１０２）に代わり
、凹室仁王ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化ジルコニウム
（Ｚ　ｒ　０２　）やポリイミドなどの有機物を用いて
構成しても同様の作用効果を得ることはいうまでもない
。

上記第３の実施例において、基板にステンレス（ＳＵＳ
３０４）に代わり４２アロイを用い、電極に白金（Ｐｔ
）に代わり、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）や他の貴金属を用
い、絶縁膜に二酸化ジルコニウム（Ｚ　ｒ　０２　）に
代わり、凹室化３ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化ケイ素
（ＳｉＯ２）’Ｐポリイミドなどの有機物を用いて構成
しても、同様の作用効果を得ることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば電極を絶縁膜を介し
て基板上に形成し、基板に導電性および磁性を有する金
属材料を用いることにより、外部からまたはボディを伝
わって侵入した電磁波によるノイズを基板で吸収し、ま
た、流体による高圧や、外部からの衝撃に強い、静電容
量式圧力検知装置が可能となる。

したがって、従来技術に開示された、カプセル構造や保
護環を必要としないため、構造が簡単であり、また基板
に金属材料を用いることにより、測定精度を向上するこ
とか可能となる。

よって、過酷な環境下で用いられる自動車などにおいて
も、流体の圧力を高精度に検知することが可能な、信頼
性に優れた静電容量式圧力検知装置を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例における静電容量式圧
力検知装置の構造図である。 第２図は、本発明の第２の実施例における静電容量式圧
力検知装置の構造図である。 第３図は、本発明の第３の実施例における、静電容量式
圧力検知装置の構造図である。 第４図は、従来技術における静電容量式圧力検知装置の
構造図である。 図において、１，２，１３．１４．１５，１６゜３４．
３５は電極、３．　４．　１７．　１８．　１９゜２０
．３６．３７は絶縁膜、５．　６．　２１．　２２゜２
３．３８は基板、７，２４．２５．４０はスペ−サー、
１０，１２，３０，３２．３９．４３はボディを示して
いる。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 （ほか２名）’−”’ 第１■ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の間隔を有して対向配置された複数の基板と、 互いに対向する前記基板の表面に設けられたコンデンサ
   を構成する電極を有し、 測定すべき流体の圧力を前記基板に案内し、流体圧に応
   じた前記電極間間隔の変化に伴う、静電容量の変化を電
   気信号として取出す静電容量式圧力検知装置において、 前記個々の電極は、絶縁膜を介して、基板上に形成され
   、 前記基板は、金属材料を用いたことを特徴とする、 静電容量式圧力検知装置。