JPH09304208A - 静電容量式圧力センサとその製造方法、およびその静電容量式圧力センサを用いたガス異常監視装置 - Google Patents
静電容量式圧力センサとその製造方法、およびその静電容量式圧力センサを用いたガス異常監視装置Info
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- JPH09304208A JPH09304208A JP11871396A JP11871396A JPH09304208A JP H09304208 A JPH09304208 A JP H09304208A JP 11871396 A JP11871396 A JP 11871396A JP 11871396 A JP11871396 A JP 11871396A JP H09304208 A JPH09304208 A JP H09304208A
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- Japan
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- pressure sensor
- gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイアフラムの板厚を薄くすることなく、高
感度を実現する。 【解決手段】 電気絶縁性材料からなる固定基板１の片
面に第１の電極３を設け、電気絶縁性弾性材料からなる
ダイアフラム２には片面に第２の電極４を設けるととも
に少なくとも片面周縁部に溝５を設け、第１の電極３と
第２の電極４とが微小な間隙を保って対向するように、
固定基板１とダイアフラム２とを接着層６で接着固定す
る。電気絶縁性弾性材料としてセラミック材料、溝５の
深さをダイアフラム２の板圧の１／１０ないし８／１
０、溝５の加工法としてレーザ加工法、超音波加工法、
ダイアモンド研削加工法のいずれか１つ以上を用いる。
なお、加工後に熱処理、エッチング処理して歪、マイク
ロクラックを除去する。
感度を実現する。 【解決手段】 電気絶縁性材料からなる固定基板１の片
面に第１の電極３を設け、電気絶縁性弾性材料からなる
ダイアフラム２には片面に第２の電極４を設けるととも
に少なくとも片面周縁部に溝５を設け、第１の電極３と
第２の電極４とが微小な間隙を保って対向するように、
固定基板１とダイアフラム２とを接着層６で接着固定す
る。電気絶縁性弾性材料としてセラミック材料、溝５の
深さをダイアフラム２の板圧の１／１０ないし８／１
０、溝５の加工法としてレーザ加工法、超音波加工法、
ダイアモンド研削加工法のいずれか１つ以上を用いる。
なお、加工後に熱処理、エッチング処理して歪、マイク
ロクラックを除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の圧力変化を
検知するための圧力センサ、とくにガスの微小な圧力変
化を検知できる小型、高性能、高信頼性の静電容量式圧
力センサとその製造方法、およびその静電容量式圧力セ
ンサを用いたガス異常監視装置に関する。
検知するための圧力センサ、とくにガスの微小な圧力変
化を検知できる小型、高性能、高信頼性の静電容量式圧
力センサとその製造方法、およびその静電容量式圧力セ
ンサを用いたガス異常監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、都市ガス設備やＬＰガス設備の安
全性を向上するために、たとえば、ガスメータの下流側
で異常事態が発生した場合、ガスの供給を自動的に遮断
するガス異常監視装置をガスメータの中に組み込むこと
が検討されている。また、圧力調整器において、圧力調
整手段の調節圧異常やＬＰガスボンベからガスメータま
でのガス通路における漏洩検出などの安全チェックを自
動的に行えるガス異常監視装置を組み込みことが検討さ
れている。ＬＰガスの圧力調整器の圧力調整機能が正常
に動作している場合、ガス器具を使用しているときのガ
スの供給圧力は２３０〜３３０ｍｍＨ2Ｏ の間に保た
れ、この値により供給圧力が正常であるか否かを監視す
る。また、ガス設備内でガス漏れなどの異常がある場
合、たとえば、遮断弁を動作させてガス配管を閉じる
と、ガス圧がガス漏れによって徐々に低下（数〜数１０
ｍｍＨ2Ｏ ）するので、このガス圧低下を監視すること
によってガス設備にガス漏れなどの異常が起こっている
か否かを検知できる。
全性を向上するために、たとえば、ガスメータの下流側
で異常事態が発生した場合、ガスの供給を自動的に遮断
するガス異常監視装置をガスメータの中に組み込むこと
が検討されている。また、圧力調整器において、圧力調
整手段の調節圧異常やＬＰガスボンベからガスメータま
でのガス通路における漏洩検出などの安全チェックを自
動的に行えるガス異常監視装置を組み込みことが検討さ
れている。ＬＰガスの圧力調整器の圧力調整機能が正常
に動作している場合、ガス器具を使用しているときのガ
スの供給圧力は２３０〜３３０ｍｍＨ2Ｏ の間に保た
れ、この値により供給圧力が正常であるか否かを監視す
る。また、ガス設備内でガス漏れなどの異常がある場
合、たとえば、遮断弁を動作させてガス配管を閉じる
と、ガス圧がガス漏れによって徐々に低下（数〜数１０
ｍｍＨ2Ｏ ）するので、このガス圧低下を監視すること
によってガス設備にガス漏れなどの異常が起こっている
か否かを検知できる。
【０００３】従来、この種の圧力センサとしては静電容
量式圧力センサが一般的であり、固定基板と、それに対
向して設けたダイアフラムとの間の静電容量が、ガス圧
によるダイアフラムの変形で変化することを利用したも
のである。この静電容量式圧力センサは静電容量に製造
上のばらつきを伴う欠点があり、それに対処する手段の
１つが特開平５−１３３８３０号公報に開示されてい
る。その手段は、複数個の補助電極を設け、それらを静
電容量値のばらつきに対応して主電極に並列接続するこ
とにより静電容量値を所定値に調整するようにした手
段、および、凹形状の固定基板の周縁部にダイアフラム
を接着固定し、ダイアフラムと凹形状底部との間の静電
容量を利用することにより、ダイアフラムと凹形状底部
との間の距離を所望値に保ち、静電容量のばらつきを低
減しようとする手段である。さらに、凹形状の内側周縁
部に湾曲部を設けてダイアフラムの変形時における応力
集中を排除しようとする工夫もみられる。
量式圧力センサが一般的であり、固定基板と、それに対
向して設けたダイアフラムとの間の静電容量が、ガス圧
によるダイアフラムの変形で変化することを利用したも
のである。この静電容量式圧力センサは静電容量に製造
上のばらつきを伴う欠点があり、それに対処する手段の
１つが特開平５−１３３８３０号公報に開示されてい
る。その手段は、複数個の補助電極を設け、それらを静
電容量値のばらつきに対応して主電極に並列接続するこ
とにより静電容量値を所定値に調整するようにした手
段、および、凹形状の固定基板の周縁部にダイアフラム
を接着固定し、ダイアフラムと凹形状底部との間の静電
容量を利用することにより、ダイアフラムと凹形状底部
との間の距離を所望値に保ち、静電容量のばらつきを低
減しようとする手段である。さらに、凹形状の内側周縁
部に湾曲部を設けてダイアフラムの変形時における応力
集中を排除しようとする工夫もみられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の静電
容量式圧力センサでは、そのサイズが一般的に大きく、
ガスメータや圧力調整器などのガス異常監視装置に用い
た場合、半導体歪ゲージ式圧力センサよりも大きいスペ
ースを必要とし、また、サイズを小さくすると電極面積
が小さくなって微圧を検知する圧力検出感度、および精
度が悪くなるという問題があった。
容量式圧力センサでは、そのサイズが一般的に大きく、
ガスメータや圧力調整器などのガス異常監視装置に用い
た場合、半導体歪ゲージ式圧力センサよりも大きいスペ
ースを必要とし、また、サイズを小さくすると電極面積
が小さくなって微圧を検知する圧力検出感度、および精
度が悪くなるという問題があった。
【０００５】すなわち、ガスの圧力は数百ｍｍＨ2Ｏ と
いう微圧であるので、薄いダイアフラムでなければ検知
することはできない。ダイアフラムの厚みを薄くする方
法として研磨加工があるが、ダイアフラムの板厚がある
程度の厚み、たとえば０．３ｍｍより小さくなると加工
が極めて難しくなる。また、エッチングによってダイア
フラムに凹状の窪みを形成する方法は、窪みの深さ、形
状、均一性の制御が難しいという問題があった。
いう微圧であるので、薄いダイアフラムでなければ検知
することはできない。ダイアフラムの厚みを薄くする方
法として研磨加工があるが、ダイアフラムの板厚がある
程度の厚み、たとえば０．３ｍｍより小さくなると加工
が極めて難しくなる。また、エッチングによってダイア
フラムに凹状の窪みを形成する方法は、窪みの深さ、形
状、均一性の制御が難しいという問題があった。
【０００６】また、ガス異常監視装置に圧力センサを組
み込む場合、サイズの大きい静電容量式圧力センサでは
ガス異常監視装置も大きくなり、大きな設備スペースを
確保する必要があるという問題があった。
み込む場合、サイズの大きい静電容量式圧力センサでは
ガス異常監視装置も大きくなり、大きな設備スペースを
確保する必要があるという問題があった。
【０００７】本発明は上記の課題を解決するもので、ダ
イアフラムの板厚を薄くすることなく、高い圧力検出感
度を備え、かつ小型にできる静電容量式圧力センサとそ
の製造方法を提供するとともに、その静電容量式圧力セ
ンサを用いたガス異常監視装置を提供することを目的と
する。
イアフラムの板厚を薄くすることなく、高い圧力検出感
度を備え、かつ小型にできる静電容量式圧力センサとそ
の製造方法を提供するとともに、その静電容量式圧力セ
ンサを用いたガス異常監視装置を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の静電容量式圧力
センサは、片面に第１の電極が形成された電気絶縁性材
料からなる固定基板と、片面に第２の電極を形成した電
気絶縁性弾性材料からなるダイアフラムと、前記第１の
電極と前記第２の電極とが対向するように前記ダイアフ
ラムと前記固定基板とを微小な間隙をもって周縁部で接
着固定する接着層とを備え、前記ダイアフラムの前記接
着層内側の周縁部において少なくとも片面に溝を設けた
静電容量式圧力センサである。
センサは、片面に第１の電極が形成された電気絶縁性材
料からなる固定基板と、片面に第２の電極を形成した電
気絶縁性弾性材料からなるダイアフラムと、前記第１の
電極と前記第２の電極とが対向するように前記ダイアフ
ラムと前記固定基板とを微小な間隙をもって周縁部で接
着固定する接着層とを備え、前記ダイアフラムの前記接
着層内側の周縁部において少なくとも片面に溝を設けた
静電容量式圧力センサである。
【０００９】これにより、ダイアフラムの板厚を薄くす
ることなく圧力検出感度を大きくすることができ、セン
ササイズを小型にすることができる。
ることなく圧力検出感度を大きくすることができ、セン
ササイズを小型にすることができる。
【００１０】また、本発明の静電容量式圧力センサの製
造方法は、ダイアフラムに設ける溝をレーザ加工法、超
音波加工法、ダイアモンド研削加工法の１つ以上の加工
法により加工し、そののち熱処理により歪を除去し、エ
ッチング処理によりマイクロクラックを除去する製造方
法である。
造方法は、ダイアフラムに設ける溝をレーザ加工法、超
音波加工法、ダイアモンド研削加工法の１つ以上の加工
法により加工し、そののち熱処理により歪を除去し、エ
ッチング処理によりマイクロクラックを除去する製造方
法である。
【００１１】これにより、細密な溝を加工できるととも
に、加工による歪、マイクロクラックを除去して、安定
な静電容量式圧力センサを製造することができる。
に、加工による歪、マイクロクラックを除去して、安定
な静電容量式圧力センサを製造することができる。
【００１２】また、本発明のガス異常監視装置は、本発
明の静電容量式圧力センサと、ガス設備のガス流量を計
測する流量検出手段と、前記静電容量式圧力センサおよ
び前記流量検出手段の電気出力により装置自身が正常で
あるか否かを判定するとともに、前記ガス設備が正常で
あるか否かを判定する判定手段とを備えたガス異常監視
装置である。
明の静電容量式圧力センサと、ガス設備のガス流量を計
測する流量検出手段と、前記静電容量式圧力センサおよ
び前記流量検出手段の電気出力により装置自身が正常で
あるか否かを判定するとともに、前記ガス設備が正常で
あるか否かを判定する判定手段とを備えたガス異常監視
装置である。
【００１３】これにより、小型高感度のガス異常監視装
置を実現することができる。
置を実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】ダイアフラムに用いる電気絶縁性
弾性材料は、アルミナ、ガラス、水晶、窒化アルミニュ
ームなどのセラミック材料とし、それら材料で作製した
ダイアフラムの周縁部に設ける溝は、レーザ加工法、超
音波加工法、およびダイアモンド研削加工法のうちの１
つ以上を用いて加工形成する。そのあとで、熱処理、エ
ッチング処理によりダイアフラムの歪、マイクロクラッ
クを除去する。また、ダイアフラムの溝を接着層の直近
の内側に位置するように形成し、その深さはダイアフラ
ムの板厚の１／１０ないし８／１０にする。これらの材
料、形状、加工法による効果については多数の製作実験
の結果で確認している。
弾性材料は、アルミナ、ガラス、水晶、窒化アルミニュ
ームなどのセラミック材料とし、それら材料で作製した
ダイアフラムの周縁部に設ける溝は、レーザ加工法、超
音波加工法、およびダイアモンド研削加工法のうちの１
つ以上を用いて加工形成する。そのあとで、熱処理、エ
ッチング処理によりダイアフラムの歪、マイクロクラッ
クを除去する。また、ダイアフラムの溝を接着層の直近
の内側に位置するように形成し、その深さはダイアフラ
ムの板厚の１／１０ないし８／１０にする。これらの材
料、形状、加工法による効果については多数の製作実験
の結果で確認している。
【００１５】また、ガス異常監視装置には本発明の静電
容量式圧力センサを用い、装置自身が正常であるか否か
の判定は、ガス設備を遮断してガス流量をゼロの状態に
おいて、微小なガス漏れによる圧力変化を検出すること
により判定する。
容量式圧力センサを用い、装置自身が正常であるか否か
の判定は、ガス設備を遮断してガス流量をゼロの状態に
おいて、微小なガス漏れによる圧力変化を検出すること
により判定する。
【００１６】以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例１）以下、本発明の実施例１について図面を参
照しながら説明する。本実施例は静電容量式圧力センサ
とその製造方法に係わる。
照しながら説明する。本実施例は静電容量式圧力センサ
とその製造方法に係わる。
【００１７】図１は本実施例の構成を示す側断面図であ
る。図において、１は電気絶縁性材料で形成された固定
基板、２は電気絶縁性弾性材料で形成されたダイアフラ
ム、３は固定基板１の片面に形成された第１の電極、４
はダイアフラム２の片面に形成された第２の電極、５は
ダイアフラム２の表裏両面において第２の電極４よりも
外側の周縁部に形成されたリング状の溝、６は固定基板
１とダイアフラム２とを微小な間隙を保つように接着固
定している接着層である。また、第１の電極３または第
２の電極４のいずれかを感圧電極と基準電極とで構成す
ることで、感圧電極による静電容量の温度変化を基準電
極による静電容量の温度変化で容易に相殺することがで
きる。
る。図において、１は電気絶縁性材料で形成された固定
基板、２は電気絶縁性弾性材料で形成されたダイアフラ
ム、３は固定基板１の片面に形成された第１の電極、４
はダイアフラム２の片面に形成された第２の電極、５は
ダイアフラム２の表裏両面において第２の電極４よりも
外側の周縁部に形成されたリング状の溝、６は固定基板
１とダイアフラム２とを微小な間隙を保つように接着固
定している接着層である。また、第１の電極３または第
２の電極４のいずれかを感圧電極と基準電極とで構成す
ることで、感圧電極による静電容量の温度変化を基準電
極による静電容量の温度変化で容易に相殺することがで
きる。
【００１８】以下、上記静電容量式圧力センサの製造法
について具体的例を挙げて説明する。直径１２ｍｍ、板
厚０．６３５ｍｍの円板状のアルミナ基板を研磨して
０．２ｍｍの板厚にした。この基板の両面に炭酸ガスレ
ーザ光（平均出力７０Ｗ、デューティ２５％）を照射し
て、幅０．２ｍｍ、深さ０．０３ｍｍの溝５をそれぞれ
形成した。レーザ加工による歪を除くために１０００℃
で１時間熱処理した。つぎに、第２の電極４を片面に形
成してダイアフラム２とした。片面に第１の電極３が形
成されたアルミナからなる固定基板１とダイアフラム２
とを第１の電極３と第２の電極４とが対向するように配
置し、それらの少なくとも一方の周縁部に形成したガラ
スからなる接着層６で熱圧着することにより、固定基板
１とダイアフラム２とを接合して静電容量式圧力センサ
素子とした。
について具体的例を挙げて説明する。直径１２ｍｍ、板
厚０．６３５ｍｍの円板状のアルミナ基板を研磨して
０．２ｍｍの板厚にした。この基板の両面に炭酸ガスレ
ーザ光（平均出力７０Ｗ、デューティ２５％）を照射し
て、幅０．２ｍｍ、深さ０．０３ｍｍの溝５をそれぞれ
形成した。レーザ加工による歪を除くために１０００℃
で１時間熱処理した。つぎに、第２の電極４を片面に形
成してダイアフラム２とした。片面に第１の電極３が形
成されたアルミナからなる固定基板１とダイアフラム２
とを第１の電極３と第２の電極４とが対向するように配
置し、それらの少なくとも一方の周縁部に形成したガラ
スからなる接着層６で熱圧着することにより、固定基板
１とダイアフラム２とを接合して静電容量式圧力センサ
素子とした。
【００１９】上記の静電容量式圧力センサを、圧力と静
電容量との関係をリニアに補正する回路に接続し、５０
０ｍｍＨ2Ｏ のガス圧を印加したとき３Ｖの出力電圧が
得られるように調整した。基準となる別の圧力計で本実
施例の静電容量式圧力センサの特性を計測すると、−４
０℃〜８０℃の温度でセンサ精度は０．５％ＦＳであっ
た。また、その他の静電容量式圧力センサ素子として、
表１に示したダイアフラム２の材料、溝５の加工法、溝
５の形状を有するセンサ素子を作製した。
電容量との関係をリニアに補正する回路に接続し、５０
０ｍｍＨ2Ｏ のガス圧を印加したとき３Ｖの出力電圧が
得られるように調整した。基準となる別の圧力計で本実
施例の静電容量式圧力センサの特性を計測すると、−４
０℃〜８０℃の温度でセンサ精度は０．５％ＦＳであっ
た。また、その他の静電容量式圧力センサ素子として、
表１に示したダイアフラム２の材料、溝５の加工法、溝
５の形状を有するセンサ素子を作製した。
【００２０】
【表１】
【００２１】なお、表１に溝５の加工法としてあげた超
音波加工法は、ダイアモンド砥粒を埋め込んだホイール
に振動子からの超音波振動が供給され、微振動しながら
ダイアフラム表面を研削除去する加工法であり、また、
研削加工法はダイアモンド砥粒を埋め込んだ小さな砥石
を高速回転させ、ダイアフラム表面を研削除去する加工
法である。これらの加工法を、表１に示したように、単
独または組み合わせて作製した。
音波加工法は、ダイアモンド砥粒を埋め込んだホイール
に振動子からの超音波振動が供給され、微振動しながら
ダイアフラム表面を研削除去する加工法であり、また、
研削加工法はダイアモンド砥粒を埋め込んだ小さな砥石
を高速回転させ、ダイアフラム表面を研削除去する加工
法である。これらの加工法を、表１に示したように、単
独または組み合わせて作製した。
【００２２】上記作製の結果、表１に示したように、い
ずれの場合にも前述の静電容量式圧力センサと同様に良
好なセンサ特性が得られた。すなわち、ダイアフラム２
の材料をアルミナ、ガラス、水晶、および窒化アルミニ
ュームとし、溝５の深さを板厚の１／１０〜８／１０と
し、溝５の加工法をレーザ加工、超音波加工、およびダ
イアモンド研削加工の単独または組合せ加工法とし、ま
た、加工後にエッチング処理、または熱処理することが
好ましいことがわかる。
ずれの場合にも前述の静電容量式圧力センサと同様に良
好なセンサ特性が得られた。すなわち、ダイアフラム２
の材料をアルミナ、ガラス、水晶、および窒化アルミニ
ュームとし、溝５の深さを板厚の１／１０〜８／１０と
し、溝５の加工法をレーザ加工、超音波加工、およびダ
イアモンド研削加工の単独または組合せ加工法とし、ま
た、加工後にエッチング処理、または熱処理することが
好ましいことがわかる。
【００２３】以上のように本実施例の静電容量式圧力セ
ンサは、ダイアフラム２の周縁部に溝５を設けることに
より、板厚を薄くしなくてもガス圧によるダイアフラム
の変形が容易になり、圧力検出感度を高くすることがで
き、したがって従来よりも小型にすることができる。
ンサは、ダイアフラム２の周縁部に溝５を設けることに
より、板厚を薄くしなくてもガス圧によるダイアフラム
の変形が容易になり、圧力検出感度を高くすることがで
き、したがって従来よりも小型にすることができる。
【００２４】なお、溝５を接着層６の真近内側に設ける
ことにより、ダイアフラム２の有効面積を大きくして圧
力検出感度を高くできることは言うまでもない。
ことにより、ダイアフラム２の有効面積を大きくして圧
力検出感度を高くできることは言うまでもない。
【００２５】（実施例２）以下、本発明の実施例２につ
いて図面を参照しながら説明する。本実施例は本発明の
静電容量式圧力センサを用いたガス異常監視装置に係わ
る。
いて図面を参照しながら説明する。本実施例は本発明の
静電容量式圧力センサを用いたガス異常監視装置に係わ
る。
【００２６】図２は本発明のガス異常監視装置の一実施
例の構成を示すブロック図である。図において、１１は
圧力調整器、１２はガス異常監視装置、１３はガス設備
である。ガス異常監視装置１２は、静電容量式圧力セン
サ１４と流量計などの流量検出手段１５とマイクロコン
ピュータなどの判定手段１６と遮断弁などの動作手段１
７とを備えている。
例の構成を示すブロック図である。図において、１１は
圧力調整器、１２はガス異常監視装置、１３はガス設備
である。ガス異常監視装置１２は、静電容量式圧力セン
サ１４と流量計などの流量検出手段１５とマイクロコン
ピュータなどの判定手段１６と遮断弁などの動作手段１
７とを備えている。
【００２７】上記構成においてその動作を説明する。図
３は本実施例の動作を示すフローチャートである。ま
ず、遮断弁などの動作手段１７を作動してガス設備１３
を使用していない状態とし、装置自身が正常であるか否
かを判定する。すなわち、ステップ１において静電容量
式圧力センサ１４により圧力を測定し、ステップ２にお
いて流量検出手段１５によりガス流量を測定する。ただ
し、この場合はガス流量ゼロを確認することになる。つ
ぎに、ステップ３において判定手段１６は、ガス圧、ガ
ス流量の変化について前回測定値との比較により判定す
る。この処理ではガス設備１３を遮断してガス流量ゼロ
としているが、極めて微量のガス漏洩でもガス配管内の
ガス圧は時間とともにわずかずつ低下するので、ガス異
常監視装置１２を含む上流側の状態を静電容量式圧力セ
ンサ１４によるガス圧検知で監視し、マイクロコンピュ
ータなどの判定手段１６で判定することができる。ガス
圧低下が所定値より大きければガス漏洩ありと判断し、
遮断弁などの動作手段１７を作動させる。判定手段１６
がガス漏洩なし、すなわちガス監視装置１２自身に異常
なしと判定したときは、動作手段１７によりガス通路を
開いてガス設備１３を接続し、静電容量式圧力センサ１
４と流量検出手段１５とを動作させてガス設備１３の使
用時におけるガス圧とガス流量とを測定することによ
り、長期間のガス漏れを監視する。
３は本実施例の動作を示すフローチャートである。ま
ず、遮断弁などの動作手段１７を作動してガス設備１３
を使用していない状態とし、装置自身が正常であるか否
かを判定する。すなわち、ステップ１において静電容量
式圧力センサ１４により圧力を測定し、ステップ２にお
いて流量検出手段１５によりガス流量を測定する。ただ
し、この場合はガス流量ゼロを確認することになる。つ
ぎに、ステップ３において判定手段１６は、ガス圧、ガ
ス流量の変化について前回測定値との比較により判定す
る。この処理ではガス設備１３を遮断してガス流量ゼロ
としているが、極めて微量のガス漏洩でもガス配管内の
ガス圧は時間とともにわずかずつ低下するので、ガス異
常監視装置１２を含む上流側の状態を静電容量式圧力セ
ンサ１４によるガス圧検知で監視し、マイクロコンピュ
ータなどの判定手段１６で判定することができる。ガス
圧低下が所定値より大きければガス漏洩ありと判断し、
遮断弁などの動作手段１７を作動させる。判定手段１６
がガス漏洩なし、すなわちガス監視装置１２自身に異常
なしと判定したときは、動作手段１７によりガス通路を
開いてガス設備１３を接続し、静電容量式圧力センサ１
４と流量検出手段１５とを動作させてガス設備１３の使
用時におけるガス圧とガス流量とを測定することによ
り、長期間のガス漏れを監視する。
【００２８】実施例１で説明した静電容量式圧力センサ
１４をガス異常監視装置１２に組み込み、ガス配管から
わずかな漏れがあるように疑似的に作製したガス配管シ
ステムにおいて、経過時間とガス圧との関係を調べた。
すなわち、ガス設備１３の実際のガス圧が２００ｍｍＨ
2Ｏ（別の基準の圧力センサで測定）であったものを、
ガス設備１３のコックと動作手段１７としての遮断弁と
を閉にしてガス流量を０にした状態でガス異常監視装置
１２とガス設備１３との間のガス配管におけるガス圧変
化を調べた結果、ガス圧が２０秒で約６ｍｍＨ2Ｏ 低下
したことが測定でき、ガス配管からのわずかな漏れの有
無を短時間で検知することができた。
１４をガス異常監視装置１２に組み込み、ガス配管から
わずかな漏れがあるように疑似的に作製したガス配管シ
ステムにおいて、経過時間とガス圧との関係を調べた。
すなわち、ガス設備１３の実際のガス圧が２００ｍｍＨ
2Ｏ（別の基準の圧力センサで測定）であったものを、
ガス設備１３のコックと動作手段１７としての遮断弁と
を閉にしてガス流量を０にした状態でガス異常監視装置
１２とガス設備１３との間のガス配管におけるガス圧変
化を調べた結果、ガス圧が２０秒で約６ｍｍＨ2Ｏ 低下
したことが測定でき、ガス配管からのわずかな漏れの有
無を短時間で検知することができた。
【００２９】また、静電容量式圧力センサ１４を小型化
できたので、ガス異常監視装置１２の体積を従来の２／
３にすることができた。
できたので、ガス異常監視装置１２の体積を従来の２／
３にすることができた。
【００３０】以下、比較例として、溝のない平板状のダ
イアフラムを備えた従来の静電容量式圧力センサについ
て図面を参照しながら説明する。図４はこの従来の静電
容量式圧力センサの構成を示す側断面図である。図に示
したように、固定基板１に第１の電極３が形成され、ダ
イアフラム２に第２の電極４が形成され、固定基板１と
ダイアフラム２とを接着層６を介して接着したものであ
る。実施例１と同じ直径１２ｍｍ、板厚０．２ｍｍの円
板状のアルミナ基板をダイアフラム２として用いた場
合、圧力検出感度が不十分であったので、精度が１．２
％ＦＳであった。また、本実施例の静電容量式圧力セン
サと同様の圧力検出感度を得るためには、ダイアフラム
２の直径を１８ｍｍにする必要があった。ダイアフラム
２が大きくなったので、センサ素子のサイズが大きくな
り、また、ガス異常監視装置１２も大きくなった。
イアフラムを備えた従来の静電容量式圧力センサについ
て図面を参照しながら説明する。図４はこの従来の静電
容量式圧力センサの構成を示す側断面図である。図に示
したように、固定基板１に第１の電極３が形成され、ダ
イアフラム２に第２の電極４が形成され、固定基板１と
ダイアフラム２とを接着層６を介して接着したものであ
る。実施例１と同じ直径１２ｍｍ、板厚０．２ｍｍの円
板状のアルミナ基板をダイアフラム２として用いた場
合、圧力検出感度が不十分であったので、精度が１．２
％ＦＳであった。また、本実施例の静電容量式圧力セン
サと同様の圧力検出感度を得るためには、ダイアフラム
２の直径を１８ｍｍにする必要があった。ダイアフラム
２が大きくなったので、センサ素子のサイズが大きくな
り、また、ガス異常監視装置１２も大きくなった。
【００３１】なお、本発明の静電容量式圧力センサとそ
の製造方法、およびこの静電容量式圧力センサを用いた
ガス異常監視装置において、静電容量式圧力センサの各
種材料（ダイアフラム、固定基板、接着層など）、セン
サ形状（直径、電極パターン、厚み、間隙、ダイアフラ
ムなど）、設置場所、回路構成、測定圧力、およびガス
異常監視装置の構成などは本実施例に限定されるもので
はない。
の製造方法、およびこの静電容量式圧力センサを用いた
ガス異常監視装置において、静電容量式圧力センサの各
種材料（ダイアフラム、固定基板、接着層など）、セン
サ形状（直径、電極パターン、厚み、間隙、ダイアフラ
ムなど）、設置場所、回路構成、測定圧力、およびガス
異常監視装置の構成などは本実施例に限定されるもので
はない。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、一面に第１の電極が形成された電気絶縁材料からな
る固定基板と、少なくとも一面に溝と第２の電極とを形
成した電気絶縁弾性弾性材料からなるダイアフラムと、
前記第１の電極と前記第２の電極とが対向するようにダ
イアフラムと固定基板とを微小間隙をもって接着固定
し、前記ダイアフラムの周縁部には溝を設けた構成とす
ることにより、ダイアフラムの板厚を薄くすることなく
圧力検出感度を大きくでき、センササイズを小型化する
ことができる。
は、一面に第１の電極が形成された電気絶縁材料からな
る固定基板と、少なくとも一面に溝と第２の電極とを形
成した電気絶縁弾性弾性材料からなるダイアフラムと、
前記第１の電極と前記第２の電極とが対向するようにダ
イアフラムと固定基板とを微小間隙をもって接着固定
し、前記ダイアフラムの周縁部には溝を設けた構成とす
ることにより、ダイアフラムの板厚を薄くすることなく
圧力検出感度を大きくでき、センササイズを小型化する
ことができる。
【００３３】また、本発明の静電容量式圧力センサを用
いたガス異常監視装置は、静電容量式圧力センサが小
型、高感度のであるので、微小な圧力変化も高精度に検
知できるとともに、ガス異常監視装置を小型化すること
ができる。
いたガス異常監視装置は、静電容量式圧力センサが小
型、高感度のであるので、微小な圧力変化も高精度に検
知できるとともに、ガス異常監視装置を小型化すること
ができる。
【図１】本発明の静電容量式圧力センサの一実施例の構
成を示す断面図
成を示す断面図
【図２】本発明のガス異常監視装置の一実施例の構成を
示すブロック図
示すブロック図
【図３】同実施例の動作を示すフローチャート
【図４】従来の静電容量式圧力センサの構成を示す断面
図
図
１ 固定基板 ２ ダイアフラム ３ 第１の電極 ４ 第２の電極 ５ 溝 ６ 接着層 １２ ガス異常監視装置 １３ ガス設備 １４ 静電容量式圧力センサ １５ 流量検出手段 １６ 判定手段 １７ 動作手段
Claims (8)
- 【請求項１】 片面に第１の電極が形成された電気絶縁
性材料からなる固定基板と、片面に第２の電極を形成さ
れるとともに、少なくとも片面の周縁部に溝を備えた電
気絶縁性弾性材料からなるダイアフラムと、前記第１の
電極と前記第２の電極とが微小な間隙をもって対向する
ように、前記固定基板と前記ダイアフラムとを接合した
接着層とを備えた静電容量式圧力センサ。 - 【請求項２】 第１の電極または第２の電極のいずれか
が、感圧電極と基準電極とから構成されている請求項１
記載の静電容量式圧力センサ。 - 【請求項３】 ダイアフラムがアルミナ、ガラス、水
晶、窒化アルミニュームなどのセラミック材料で構成さ
れた請求項１または請求項２のいずれかに記載の静電容
量式圧力センサ。 - 【請求項４】 ダイアフラムの溝が接着層の直近の内側
に位置するように形成された請求項１ないし請求項３の
いずれか１項に記載の静電容量式圧力センサ。 - 【請求項５】 ダイアフラムが溝の深さがダイアフラム
の板厚の１／１０ないし８／１０である請求項１ないし
請求項４のいずれか１項に記載の静電容量式圧力セン
サ。 - 【請求項６】 レーザ加工法、超音波加工法、およびダ
イアモンド研削加工法の中の少なくとも一つ以上の加工
法によってダイアフラムに溝を加工形成したのち、熱処
理によりダイアフラムの歪を除去する静電容量式圧力セ
ンサの製造方法。 - 【請求項７】 レーザ加工法、超音波加工法、およびダ
イアモンド研削加工法の中の少なくとも一つ以上の加工
法によってダイアフラムに溝を形成したのち、エッチン
グ処理、および熱処理によりダイアフラムのマイクロク
ラックと歪とを除去する静電容量式圧力センサの製造方
法。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項５のいずれかに１
項記載の静電容量式圧力センサと、前記静電容量式圧力
センサによってガス圧が検出されるガス設備のガス流量
を検出する流量検出手段と、前記静電容量式圧力センサ
の電気信号により装置自身が正常であるか否か判定する
とともに、前記静電容量式圧力センサの電気信号と前記
流量検出手段の電気信号とにより前記ガス設備が正常で
あるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の電気
信号により動作する遮断弁などの動作手段とを備えたガ
ス異常監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11871396A JPH09304208A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 静電容量式圧力センサとその製造方法、およびその静電容量式圧力センサを用いたガス異常監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11871396A JPH09304208A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 静電容量式圧力センサとその製造方法、およびその静電容量式圧力センサを用いたガス異常監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304208A true JPH09304208A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14743268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11871396A Pending JPH09304208A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 静電容量式圧力センサとその製造方法、およびその静電容量式圧力センサを用いたガス異常監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304208A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003004565A (ja) * | 2001-06-27 | 2003-01-08 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用パッケージ |
| JP2010038916A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Sensata Technologies Inc | 媒体の圧力を測定する圧力センサ |
-
1996
- 1996-05-14 JP JP11871396A patent/JPH09304208A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003004565A (ja) * | 2001-06-27 | 2003-01-08 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用パッケージ |
| JP2010038916A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Sensata Technologies Inc | 媒体の圧力を測定する圧力センサ |
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