JPH04289423A - エラストマタイプの低圧力センサ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的に圧力センサに係
わり、特に０〜１インチ水圧の範囲内での正確な読み取
りのために使用される圧力センサに係わる。更に本発明
は特に、１つのエラストマ積層電極と、１つの剛性誘電
体支持電極と、１対のカバーとを使用する、比較的安価
で且つ製造が容易な圧力センサに係わる。この圧力セン
サは、その最も好ましい実施例では、温度感度を低減さ
せてそのシステム精度を高めるために前記エラストマ電
極の予備ひずみ加工を行なう。

【０００２】

【従来の技術】制御システム又は監視システムにおいて
は、様々な種類の応用物の圧力条件を検出することが必
要とされている。前述の幾つかのシステムでは、そうし
た圧力条件を、それによって引き起こされる機械的動き
を利用して電気的出力に変換することによって検出する
。この機械的動きは、例えば電気抵抗、インダクタンス
、静電容量、又は他の電気的特性における変化の結果と
して電気出力における変化をもたらす。

【０００３】静電容量技術を使用する初期の装置は、一
般的に２つのシステムタイプのどちらか一方を使用した
。第１のタイプでは、固定された又は定置された電極が
感知ユニットの基体を形成し、流体であることが可能な
誘電体材料がこの基体の上に支持された。伝導性の外側
プレートが前記誘電体の上に可動的に取り付けられ、圧
力条件に露出された。それは対応する静電容量特性の変
化を伴なう前記誘電体の屈曲を引き起こさせるためであ
る。第２のタイプでは、伝導性ダイヤフラムが、１対の
定置電極プレートの間に、これらのプレートに対し平行
に動くように可動的に取り付けられる。更にこのダイヤ
フラムは、これらの２つの固定プレートの間の位置に応
じてその静電容量を変化させるように圧力源と連結され
た。しかるにこれらのシステムは製造が難しく、環境内
で生じる塵埃などによって汚染されやすく、その結果と
して極端な場合にはそのシステムに短絡が起こる。そう
したシステムにおける流体誘電体の洩れは、そのシステ
ム特性の著大な変化をもたらす可能性もある。

【０００４】本発明の譲受人によって以前に開発された
システムの１つが、“Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｅｎｓｉｔ
ｉｖｅ　Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｅ
ｌｅｍｅｎｔ　”に対して１９７４年６月４日に交付さ
れた米国特許第　３，８１４，９９８号（Ｔｈｏｍａ他
）　に説明されている。そのダイヤフラム要素は、弾力
性シリコーン又は他の誘電体の中心部分と、この中心部
分の両側の薄い外側伝導層とを含む。これらの伝導性の
層は、中心部分と同一の材料で作られ、伝導性の粒子が
その材料の中に埋め込まれている。１つの層は（２つの
伝導層の間の電気的接触を防止するために）中心層の縁
部からその周囲に一定の間隔だけ離され、伝導層に接続
された金属接点が（例えば銀の導電ペイントを用いて）
強固にそのユニットに取り付けられている。このダイヤ
フラム要素は低い圧力を受けている側に屈曲することが
可能であり、この屈曲が、反対側の伝導層の実効伝導面
積を変化させると同時に、内側の誘電体中心部分の厚さ
を減少させる。その結果として、そのユニットの静電容
量が、その偏りに応じて変化する。

【０００５】従来技術の装置に関連した問題点に対する
解決策が、この技術における大きな進歩を表すだろう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、０〜１イン
チ水圧の範囲内での圧力測定に特に適した低圧力センサ
を提供する。本発明のセンサは、低コストと製造の容易
さとをもたらすと共に、温度と湿度の変化に対する感度
を比較的僅かなものにさせる。本発明のセンサは、測定
が行われる環境内の汚染に対する耐久性をもたらすこと
も可能である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、積層ダイヤ
フラム電極の誘電体支持層と伝導性フィルム層との両方
に用いるエラストマとして、シリコーン材料が使用され
ることが好ましい。好ましい実施例では８〜１４％であ
る前記フィルムの予変形が、温度補償のための手段を与
える。一体的に結合されたエラストマ層が、コンデンサ
の一方の伝導プレートを形成し、この一方の伝導プレー
トは、圧力変化に対応して定置誘電体伝導プレート電極
に近づいたり離れたりする。エラストマダイヤフラムの
伝導層は、そのエラストマダイヤフラムにかかる圧力差
が増加するにつれて、屈曲しながら前記定置電極から離
れていくように配置されている。低圧力における感度の
増加は、低圧における静電容量の変化の大きさがより大
きくなることによって証明される。

【０００８】本特許出願の図面に示される好ましい装置
は、上部取り付けプレートと、一方の表面上に電気接触
リングを有し且つ反対側の表面上にコンデンサの固定伝
導プレートを有する、固定された又は定置された誘電体
プレートと、複合伝導性エラストマ電極と、下部取り付
けプレートとを含む。均一に変形されたエラストマが、
適切な締め金具によって上記の取り付け部品の間に確実
に保持されている。圧力変化を電気変化に変換するコン
デンサの静電容量を、前記定置電極の面積と、定置誘電
体プレートの厚さと、エラストマ電極と定置電極との間
の間隔（空気ギャップ）とによって調節することによっ
て最適の結果が得られる。この要素の静電容量は、複合
伝導エラストマダイヤフラムを挟んだ圧力差の増大に伴
なって生じる、エラストマ電極と定置電極との間の距離
の増加に伴なって減少する。伝導エラストマ層と誘電体
プレートとの間の空気ギャップ内の圧力がエラストマダ
イヤフラムの反対側の空間内の圧力よりも大きい時に、
そうした圧力差が生じる。本明細書で説明される利点を
与え且つ従来の装置の欠点を克服することが可能な本発
明による圧力センサの更に詳細な構造が、添付の図面を
参照して以下の実施例の説明から当業者にとって明確に
なるだろう。

【０００９】

【実施例】まず最初に図１には、本発明の１つの実施例
の圧力センサ１０が、斜視分解組立て図の形で示されて
いる。この圧力センサ１０はほぼ円形の頂部取り付けプ
レート１２を有し、この取り付けプレート１２は、取り
付けねじ１４又は他の適切な締め金具を受け取るための
、周囲に一定の間隔で配置された複数の開口１３を有す
る。下部の構成部品は底部取り付けプレート１６であり
、この底部取り付けプレート１６もほぼ円形の形状であ
り、取り付けねじ１４を受け取るための一定の間隔で周
囲に配置された複数のねじ穴１８を有する。プレート１
６の上部表面２０はほぼ平面であり、全体的に円筒形の
凹部２２がプレート１６の上部部分内に形成され、後述
される理由から、表面２０から上向きに延びる隆起リム
２４によって囲まれている。図２に示されるように、円
筒形凹部２８が上部プレート１２の内面にも形成されて
いる。更に上部プレート１２にはそのプレートを貫通す
る１つ以上の穴３０が備えられ、下部プレート１６には
そのプレートを貫通する１つ以上の穴３２が備えられ、
それによって、後述されるセンサ１０の内部構成部品を
、本発明の装置によってその圧力差を測定すべき流体に
対して露出させることが可能である。図１には、プレー
ト１２内の１対の開口３６も示される。これらの開口３
６は、電子変換機器にセンサ１０を結合するために使用
される内部構成部品からのワイヤ導線のための開口であ
る。 なおこの前記電子変換機器自体は本発明に属さない。そ
の使用の殆どの場合においては、上部プレート１２が高
い方の圧力に露出され、一方、下部プレート１６が低い
方の圧力に露出されることが好ましい。しかしこれとは
反対の圧力関係も可能である。

【００１０】更に２つの構成部品が、即ち弾性電極積層
物４０と固定式の電極支持部材５０とが、プレート１２
とプレート１６との間にサンドイッチされており、これ
らの構成部品の各々についてはより詳細に後述される。

【００１１】図２に最もよく示されるように、この弾性
積層物４０は、下部弾性層４２と上部弾性伝導層４４と
を有する。その最も好ましい形態では、これらの層が両
方ともシリコーンポリマーから形成され、層４４の中に
は伝導性材料が分散されている。層４４は、センサ１０
のコンデンサの可撓性可動プレート電極であり、一方、
層４２は、層４４のための電気絶縁性ばね支持物として
備えられている。 原則的には感度と特定の使用要件（例えば大きさ）とに
基づいて様々な厚さが使用可能であるが、図解された実
施例では、層４２の厚さは約０．０１２５″（インチ）
であり、一方、層４４の厚さは約０．０００８″（イン
チ）である。層４２は、層４４への伝導性材料の充填に
起因するヒステリシスに対するバッファとしても働く。

【００１２】シリコーンポリマー鎖の「シリコン−酸素
−シリコン」骨格が、そのシリコーンポリマー材料を他
の有機樹脂から区別する独自の性質をもたらすが故に、
シリコーンポリマーがこの用途に好適である。これらの
シリコーンの結合連鎖は、石英やガラスやサンドといっ
た他の耐高温性材料に見い出される結合連鎖と類似して
おり、化学薬品やオゾンや放射線や風化といった劣化要
因に対する安定性をも与える。二重結合が存在しないが
故に、これらのシリコーン材料は酸化に対する高い耐久
性を有する。これらのシリコーン材料は１００　％固体
の系であり、増量剤又は可塑剤を必要とせず、非常の広
い温度範囲に亙って可撓性である。これらのシリコーン
の別の望ましい性質はその弾力性であり、これらの材料
は、変形した後に、広範囲の温度に亙って最小限度のク
リープ（塑性流動）しか伴わずに殆ど瞬間的に原状を回
復することが可能である。

【００１３】本発明に使用可能な数多くのシリコーンが
市販されているが、最も好ましいものはＧｅｎｅｒａｌ
　ＥｌｅｃｔｒｉｃのＲＴＶ−６１５　であり、この材
料は主に、その鎖の間に時おり化学架橋を伴なうポリ（
ジメチルシロキサン）鎖から成る。この材料は−４０℃
まで非結晶性且つエラストマ性であり、しかも高温度に
おいてもその優れた熱安定性を維持する。この材料は過
酷な用途にも有用である。ＲＴＶ−６１５　は、２液系
の硬化エラストマ（Ａ液とＢ液）であり、Ａ液とＢ液と
を加えることによって副産物の生成なしに硬化する。こ
の材料の具体的な化学的な性質は次のものを含む。

【００１４】比重　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　１．０２ ショアＡ　硬さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　３５引張り強さ（ｐｓｉ）　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　９２５伸び（％）　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１５０ブ
リットル点　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　−７５°Ｆ３０％伸びに対する弾性率（ｐｓｉ）　
　　　　　　　２７５６０Ｈｚにおける誘電率　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　３．０６０Ｈｚにおけ
る熱放散定数　　　　　　　　　　　　　　　０．００
１体積抵抗率　（Ｏｈｍ−ｃｍ）　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１×１０１５連続最高使用温度（　°
Ｆ）　　　　　　　　　　　　　４００時間と温度との
変化に対する上記の様々な性質の安定性は、本発明にお
いて特に有益な相乗的な性質である。

【００１５】弾性積層物４０を作る際に使用される各材
料の相溶性は、本発明の重要な側面である。層４４と、
この層４４の複合構造を形成する伝導性材料及びシリコ
ーンエラストマとを調製するために使用される各々の溶
媒は、互いに相溶性であると同時に、層４２のシリコー
ンエラストマとも相溶性である。

【００１６】層４４と共に使用するための好ましい伝導
性材料は、Ｃａｂｏｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　から
市販されている黒鉛化Ｖｕｌｃａｎ　ＸＣ−７２カーボ
ンである。伝導性材料として有用な他のＣａｂｏｔ　製
品は、特に（Ｖｕｌｃａｎ　ＸＣ−７２とＢｌａｃｋ　
Ｐｅａｒｌｓ　２０００　とのような）部分的に酸化さ
れた炭素と、その脱酸素品種とを含む。この伝導性材料
は、他の製造業者からの類似の材料で置き換えられるこ
とも可能である。伝導性材料の粒径は、約１０〜約１，
０００　ナノメートルの範囲内であり、好ましくは約３
０ナノメートルである。伝導性弾性エラストマ層４４に
使用するための好ましい組成物は、４．１３重量部分の
Ｖｕｌｃａｎ　ＸＣ−７２と、３５．００　重量部分の
ＲＴＶ−６１５Ａシリコーンポリマと、４．００重量部
分のシリコーン反応物ＲＴＶ−６１５Ｂとを、１００．
００重量部分の溶媒（例えばメチルエチルケトン）中に
含む。

【００１７】微粉砕された金属（例えば銀、金、白金又
は銅など）のような他の伝導性材料が、層４４中で使用
可能である。その樹脂組成物が、約　５．０重量％〜約
５０重量％の伝導性充填剤を含むことが好ましい。弾性
伝導層４４の抵抗は５０，０００オーム以下であるべき
である。

【００１８】圧力変化を静電容量の変化によって測定す
る時には、センサ１０が、その圧力範囲の低い方の圧力
端においてより高い感度を有することが望ましい。例え
ば、０〜０．５　インチ水圧の範囲内の圧力変化による
静電容量の変化は、０．５　〜１インチ水圧の範囲内の
圧力変化による静電容量の変化に等しいか又はそれを上
回るべきである。本発明のシステムでは、積層物４０の
伝導層４４は、圧力差の増大に伴って上部プレート５０
から偏向して離れるように位置決めされている。より小
さい圧力差に対する感度が増大したことは、図５に示さ
れるように、低圧力における静電容量の変化の大きさが
より大きいということによって立証される。

【００１９】図示された実施例では、弾性積層物層４０
を約８〜１４％（好ましくは約１２％）　まで予変形す
ることによって、望ましい圧力感度を維持すると同時に
、温度の影響が最少化される。この予変形は、頂部プレ
ート１２を底部プレート１６に固定したまま、底部取り
付けプレート１６のリム２４上で弾性積層物４０を半径
方向に引っ張ることによって行なわれる。この予変形を
行ない且つその変形状態を維持するための他のシステム
が、本明細書を読み終えた後に当業者に明らかになるだ
ろうし、そうした他の方法はいずれも本発明の範囲内に
含まれよう。その好ましい技術が、図３と図４とに示さ
れる実施例に関連して下記において説明される。

【００２０】弾性積層物４０の製造も、様々な方法で行
なわれることが可能であり、その好ましい方法がここで
説明される。その方法の第１の段階は、必要量の炭素を
量り分けることと、ボールミルジャー（ｂａｌｌ　ｍｉ
ｌｌ　ｊａｒ）　の中で前記炭素をメチルエチルケトン
とＲＴＶ−６１５Ａと共に混合することと、６日間に達
するまで前記ジャーをボールミル上で回転させることと
を含む。ＲＴＶ−６１５Ｂが加えられ、層４４のための
溶液を完成させるために、混合を更に数時間（約１６時
間まで）にわたって続ける。弾性層４２のためのＲＴＶ
−６１５ＡとＲＴＶ−６１５Ｂとの混合物が調製され、
完全に攪拌される。

【００２１】まず最初に層４２が清浄な平ガラス板の上
に注がれ、０．０１８　インチのギャップ設定を伴った
ドクタブレードが、余分な弾性層を除去するために使用
される。 その後でそのガラス板が６０℃加熱パネル上に約１５分
間にわたって置かれ、その次に更に別の３０分間にわた
って温度が　１５０℃に上昇させられる。外界温度にお
ける約３０分間の冷却の後で、そのガラス板に前記炭素
含有溶液を塗布する準備が整う。ドクタブレードのギャ
ップ設定が　０．０２０インチにセットされ、前記伝導
層４４が１回の作業で前記弾性層の上に注がれる。その
弾性積層物４０が、溶媒を取り除くために約３０分間に
わたってフード内に放置され、その後で、弾性層４２に
対して使用されたものと同一の１５−３０−３０硬化プ
ロセスによって処理される。

【００２２】弾性積層物４０の製造プロセスのその次の
段階は、鋭利なナイフ又は型板を使用して前記ダイヤフ
ラム４０を望ましい形状に切断することを含む。好まし
くは円形である切片をガラス板から取り外すために、実
験室用ピンセットが使用される。

【００２３】更に図１と図２に示されるように、センサ
１０の第２の構成部品は固定電極支持部材５０を備える
。この電極支持部材５０は、３つの主要構成部品を、即
ちアルミナのような固体材料で作られた誘電体プレート
５２と、プレート５２の上部表面上の伝導性電極層５４
と、プレート５２の底部上の電気接触リング５６とを有
する。プレート５２の厚さは均一であるべきである（例
えば約０．０１０　インチ）。Ｃｏｏｒｓ　Ｐｏｒｃｅ
ｌａｉｎＣｏｍｐａｎｙ　から入手可能なＡＤＳ−９６
Ｒ　アルミナは、その誘電率が２５℃において９．５　
であるが故に、適切な材料の１つである。プレート５２
は典型的には、大きな一枚板から切り出される。１つの
通気穴５７（直径約０．０６２　インチ）が、プレート
５２の中心に備えられている。一方、前記通気穴よりも
小さい複数（例えば３つ）の穴５９（直径０．０１０　
インチ）がプレート５２の外側リムの付近に備えられて
いる。これらの穴５９は、プレート５２の縁部と電極層
５４との間のプレート５２の上部表面上に配置された１
つの伝導サークル６０に、プレート５２を通過して伝導
性インクを送る役目をする。

【００２４】Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉ
ｏｎ　から入手可能なＡ３０５８　Ｓｉｌｖｅｒ　Ｐｌ
ａｔｉｎｕｍ　Ｉｎｋ　を用いるスクリーン印刷が、プ
レート５２上への電極層５４の塗布に使用される。電極
をこのように配置することは、その２つの電極プレート
の間で電気的接触が全く生じないことを確実なものにす
る。プレート５２の下部表面上に接触リング５６を形成
するためにもスクリーン印刷が使用され、この場合にも
上記と同一のインク材料が使用される。このインクは、
「界面活性」結合メカニズムを使用する化学的結合厚膜
導体である。このインクは、はんだ付け又はワイヤボン
デングに悪影響を与える不連続フリット又は酸化物粒子
を全く含まない。このインク中の固体は金属だけである
が故に、その硬化インク膜は一様に滑らかな表面を有す
る。

【００２５】電極支持部材５０の好ましい作製技術は、
適切な穴を有する直径１．５”のアルミナ円板から開始
され、それに続いて、油や埃や糸くずを取り除くために
溶剤を使用してこの円板の拭き取りが行われる。上記の
インク組成物が、Ｃ．Ｗ．　Ｐｒｉｃｅ　Ｍｏｄｅｌ８
０１０　Ｔｈｉｃｋ　Ｆｉｌｍ　Ｓｃｒｅｅｎ　Ｐｒｉ
ｎｔｅｒ　を用いて、０．５ｍｉｌパターン写真乳剤厚
みを用いて、　３２５メッシュスクリーン型（ステンシ
ル）を使用して塗布される。このインクは完全に攪拌さ
れた後に、パターンが描かれたスクリーン型上に塗布さ
れ、スキージによって一面に塗りこめられる。プレート
５２の下部表面上にリング状接点５６を印刷するために
は、そのプリンタを循環的に動作させる。その後でアル
ミナ円板が、パネル加熱器の上で１２５　℃において１
０分間に亙って乾燥させられる。その後で、そのアルミ
ナ円板が反転され、上記のスクリーン印刷プロセスが、
その頂部表面上に円形電極層５４を印刷するために使用
される。コンデンサの固定伝導電極層５４の乾燥が、１
０分間にわたって１２５　℃において行われる。その後
で行われる焼成作業の間に前記伝導性インクが何らかの
表面に接触することを防止するために、このアルミナ円
板が、（接触リングを内に収容する）セラミックディシ
ュの上に置かれる。

【００２６】Ｌｉｎｄｂｅｒｇ炉内で焼成が行われる。 このＬｉｎｄｂｅｒｇ炉内では、前記伝導電極及び前記
リングの良好な接着と均一な抵抗とを得るために、１０
分間の９００　℃の焼成サイクルが行なわれる。冷却は
、この炉内でそのドアを閉じたまま、温度が２００　℃
以下に下がるまで行なわれる。冷却後に、その固定電極
支持部材が検査され、使用のために貯蔵される。

【００２７】センサ１０の最終アセンブリの前に、１対
のワイヤ導線６１と６２とが、伝導電極層５４と接触サ
ークル６０とに各々取り付けられる。これらの導線の両
方は、最終的には頂部取り付けプレート１２内の穴３６
を通過する。

【００２８】本発明によって作られたセンサは、繰り返
し性と１％を下回るヒステリシス差とを示した。予変形
が、温度の影響の補償を可能にする主要な要因である。 この予変形は、温度上昇に伴う熱膨張とスチフネスの増
大とを補償する。

【００２９】その他のシステム構成部品においては熱膨
張の整合が得られることが望ましい。そのシステムは、
セラミック取り付けプレート、プラスチック取り付けプ
レート、鋼ねじ、プラスチックねじ等を使用して作られ
てきた。プラスチックプレート、又はプラスチックとセ
ラミックとの混合物に比較して、セラミック材料（Ｃｏ
ｒｎｉｎｇ　Ｇｌａｓｓ　Ｗｏｒｋｓの機械加工可能な
ガラスセラミック製品である　ＭＡＣＯＲ商標登録）　
を上部プレートと底部プレートの両方に使用した時に、
最適の結果が得られた。鋼ねじ又はプラスチックねじに
関しては差異は殆ど認められず、従って、プレート材料
の方がより一層重要であると思われる。センサ１０のた
めのケースの一部分だけがセラミックでなければならな
い場合には、電極支持部材５０を取り付けるために使用
される取り付けプレート１２に、セラミックを使用する
ことが好ましい。

【００３０】エラストマ電極を圧縮し保持するために使
用される圧力も、センサ１０の構造において重要である
と考えられており、本出願人の試験では、弾性積層物４
０に対して０．０１３　インチの総厚さを使用した。エ
ラストマ電極をその厚さの約１／２　に圧縮し、リム２
４をそのエラストマ電極に接触させることによって最適
な結果が得られた。圧縮の好ましい範囲は、そのエラス
トマ電極の厚さの約３５〜６５％であろう。隆起したリ
ム２４は、圧力が加えられた時に弾性積層物４０がスリ
ップすることを防止する。凹部２２は、弾性積層物４０
の膨張を収容する。

【００３１】本発明の別の実施例が図３に示される。こ
の実施例では、弾性積層物の予変形が特別に設計された
部品の組立てによって行われる。この実施例では、頂部
プレート７０がコップ形であり、中心穴７１と垂れ下が
りスカート部７２とを含む。固定電極７３は、前述の電
極支持部材５０と類似しており、環状スペーサリング７
４が、その固定電極７３とエラストマ電極７５との間に
一定の間隔を保つようにするために備えられている。こ
のエラストマ電極７５は、その下部縁部の周囲に周辺リ
ング７６を含むという点で、図１と図２の要素４０とは
異なっている。好ましい実施例では、前記シリコーン成
分ＡとＢとの混合物を使用し、平ガラス板の中にエッチ
ングされた凹部溝の中にこの混合物を注入することによ
って、この周辺リング７６が作られる。（前述のように
）そのリングを熱硬化させた後に、リング７６がその凹
部内に成形された平ガラス板は、その表面上に前述のよ
うに弾性層４２が塗布されるように準備される。

【００３２】リング部分７６を収容するために、溝７９
を有する保持リング７８がスペーサ７４と連携する形で
使用される。最後の構成部品は、中心穴８１を有する底
部プレート８０である。プレート８０は、プレート部分
８５から延びる中央プラグ部分８３を含む。このプラグ
部分８３の上部部分は、凹部２２と同様の凹部８７を囲
む、リム２４と同様のリム８６に終端する。

【００３３】図４に示されるように、頂部プレート７０
と底部プレート８０とが、（例えば、図示されていない
適切な締め金具又はばねクリップによって）結合され所
定の位置に保たれる時には、底部プレートのリム８６が
、固定電極７３の底部に近づくほどエラストマ電極７５
を予変形させる。この予変形は、エラストマ電極が固定
電極７３の接触リング（図示されていない）に接触する
まで続けられる。この接触の時点で、エラストマ電極の
望ましい圧縮が、即ちその厚さの約１／２　の圧縮が生
じる。破損を生じさせずにエラストマ電極７５を半径方
向に引っ張って予変形することを可能にするために、リ
ム８６に丸みをつけるべきである。こうして与えられた
予変形は一様で均一である。従って、固定電極と底部プ
レートリムとの間に締め付け力を及ぼすと同時にエラス
トマ電極を物理的に予変形し且つ望ましい予変形力を保
つことを試みる製造技術にとって、こうした予変形は好
ましいものである。

【００３４】本明細書では幾つかの構造が示されている
が、本発明の原理が理解された後では、多くの場合に、
その構成部品の材質と厚さと直径と数と配置とは設計の
際に自由に選択可能である。従って本発明の範囲は、上
記の説明によって限定されず、本特許請求項の範囲によ
ってのみ限定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施例によるエラストマタイプ
の静電容量式低圧力センサの分解斜視図である。

【図２】図１に示されるシステムの主要構成部品の縦断
面図である。

【図３】本発明による好ましい低圧力センサの１変形例
の構成部品の縦断面図である。

【図４】図３の構成部品の組み立てた状態を示す縦断面
図である。

【図５】本発明の最も好ましい実施例のセンサの場合の
「静電容量」対「圧力」のグラフである。

【符号の説明】

１０　　圧力センサ １２　　頂部取り付けプレート １３，３６　　開口 １４　　取り付けねじ １６　　底部取り付けプレート １８　　ねじ山付き穴 ２２，２８　　円筒形凹部 ２４　　隆起リム ３０，３２　　穴 ４０　　弾性積層物 ４２　　下部弾性層 ４４　　上部弾性伝導層 ５０　　固定電極支持部材 ５２　　誘電体プレート ５４　　電極層 ５６　　電気接触リング ５７　　通気穴

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１対の所定の間隔を保った別々の平面
   電極を有するエラストマ低圧力センサであって、前記電
   極の第１の電極が伝導性エラストマ層を有し、その第２
   の電極が剛性の誘電体の上に支持された伝導層を有し、
   前記電極の各々が、前記剛性の誘電体が前記２つの伝導
   層の中間に位置するように配置されているセンサ。
2. 【請求項２】　　前記伝導性エラストマ層がエラストマ
   シリコーン支持層上に支持されている請求項１に記載の
   センサ。
3. 【請求項３】　　前記伝導性エラストマ層がシリコーン
   バインダ中に分散された炭素を含む請求項１に記載のセ
   ンサ。
4. 【請求項４】　　第１の取り付けプレートと第２の取り
   付けプレートとを含み、前記取り付けプレートが、前記
   の電極と、固体誘電体と、前記取り付けプレートを互い
   に向って押圧するための締め付け手段とを収容するよう
   に配置されている請求項１に記載のセンサ。
5. 【請求項５】　　隆起リムが前記取り付けプレートの一
   方のプレート面上に備えられ、前記伝導性エラストマ層
   が前記センサの組立ての際に前記リム上で曲げられて変
   形させられ、組立ての終った後で前記変形されたエラス
   トマ層がスリップするのを防止するように前記隆起リム
   が適合させられている請求項４に記載のセンサ。
6. 【請求項６】　　前記伝導性エラストマ層が８〜１４％
   変形される請求項５に記載のセンサ。
7. 【請求項７】　　エラストマ低圧力センサであって、ほ
   ぼ円形の下部プレートと、これから軸方向に延び上部面
   の形で終端するほぼ円筒形の部分と、前記上部面内の凹
   部と、前記上部面から上向きに延び前記凹部を取り囲む
   リムとを有する下部取り付けプレートと、下部エラスト
   マ支持層と上部エラストマ電極層とを含み、さらに前記
   エラストマ電極の周囲に周辺リングが備えられて前記リ
   ム上に配置された、ほぼ円形のエラストマ電極と、下部
   固体誘電層と上部伝導層とを含み、さらに前記固体誘電
   層の下部表面上にほぼ環状の伝導性接触リングが配置さ
   れて前記エラストマ電極の上に載置された、固体電極と
   、ほぼ円形の上部プレートと、この上部プレートの周囲
   から垂れ下がる概ね円筒形のスカート部とを有する、上
   部取り付けプレートと、前記取り付けプレートの各々と
   前記固体電極とを貫通する穴と、前記センサの組立ての
   際に前記周辺リングを保持するための手段と、前記取り
   付けプレートを互いに接合して前記電極の各々を前記取
   り付けプレート間にサンドイッチし、且つ前記エラスト
   マ電極を前記リム上で半径方向に予変形するための締め
   付け手段とを含むエラストマ低圧力センサ。
8. 【請求項８】　　前記エラストマ支持層がシリコーンポ
   リマーであり、前記エラストマ電極層がシリコーンエラ
   ストマバインダー中に分散された炭素粒子を含む請求項
   ７に記載のセンサ。
9. 【請求項９】　　前記予変形が約８〜１４％である請求
   項７に記載のセンサ。
10. 【請求項１０】　　スペーサリングが前記固体電極と前
    記エラストマ電極との間に配置され、前記周辺リング保
    持手段が把持のための手段として使用され、この把持手
    段が前記エラストマ電極と前記下部取り付けプレートと
    の中間に位置する請求項７に記載のセンサ。