JPWO2014054529A1 - 静電容量式変位センサ - Google Patents

Abstract

絶縁材料により形成された柱状部材３１と、柱状部材３１の所定範囲を内部に挿入させ、スプール２２の変位に伴って移動する金属製の筒状部材３３と、柱状部材３１の外表面部上に薄膜状に形成された一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂと、柱状部材３１の外表面部上に薄膜状に形成された補償電極４１，４２と、固定電極４０Ａ，４０Ｂ、筒状部材３３、及び補償電極４１，４２から絶縁された状態でそれら電極を覆い、接地されている静電シールド３７と、柱状部材３１の外表面部上に薄膜状に形成され、電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２にそれぞれ接続されて静電シールド３７の外部まで、静電シールド３７から絶縁された状態で長手方向へ延びる固定電極端子及び補償電極端子と、を備える。

Description

本発明は、一対の固定電極と、一対の固定電極に対向する可動電極と、を備える静電容量式変位センサに関する。

従来、この種の変位センサにおいて、円柱状の可動電極の外側に、一対の半円筒状の固定電極を対向させて配置し、可動電極に連結された弁体の変位を計測するものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のものでは、可動電極が軸線方向へ移動することにより、一対の固定電極の間での静電容量が変化し、この静電容量の変化から弁体の変位を計測している。

また、特許文献１に記載のものでは、可動電極と固定電極との間に誘電体流体を導入するとともに、誘電体流体の流通する部分に一対の補償電極を対向させて配置している。そして、一対の補償電極の間での静電容量を測定し、誘電体流体の誘電率の変化に起因する変位の計測誤差を補償している。

さらに、特許文献１に記載のものでは、電気的に絶縁された状態で可動電極及び固定電極を金属製の静電シールドで覆い、静電シールドを電気的に接地している。このため、センサの本体（センサを含む弁装置本体）に使用者が触れたとしても、一対の固定電極の間での静電容量が不安定になることを抑制することができる。

ＷＯ２０１２／０９０５８３Ａ１

ところで、特許文献１に記載のものでは、円柱状の可動電極の外側に、一対の半円筒状の固定電極を対向させて配置する必要がある。しかしながら、一対の半円筒状の固定電極を、所定の間隔で対向させて正確に配置することは容易ではない。

さらに、特許文献１に記載のものでは、電気的に絶縁された状態で可動電極及び固定電極を静電シールドで覆っている。このため、固定電極や補償電極を配線やピン等により、静電シールドの外側まで引き出す必要がある。したがって、固定電極や補償電極を引き出す構造が複雑となることが避けられない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、静電シールドを備える静電容量式変位センサにおいて、一対の固定電極を所定の間隔で正確に配置するとともに、静電シールドの外側への電極の引き出しを容易化することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

第１の手段は、静電容量式変位センサであって、絶縁材料により形成された外表面部を有する棒状部材と、前記棒状部材における長手方向の一端から所定範囲を内部に挿入させ、計測対象の変位に伴って前記長手方向に移動する筒状部材と、前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に形成され、前記棒状部材を挟んで互いに対向する一対の固定電極と、前記固定電極及び前記計測対象から絶縁された状態で前記筒状部材に設けられ、前記一対の固定電極に対向する一繋がりの可動電極と、前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に形成され、前記可動電極と対向しない補償電極と、前記固定電極、前記可動電極、及び前記補償電極から絶縁された状態でそれら電極を覆い、接地されている静電シールドと、前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に形成され、前記固定電極の各々に接続されて前記静電シールドの外部まで、前記静電シールドから絶縁された状態で前記長手方向へ延びる固定電極端子と、前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に形成され、前記補償電極に接続されて前記静電シールドの外部まで、前記静電シールドから絶縁された状態で前記長手方向へ延びる補償電極端子と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、固定電極及び計測対象から絶縁された状態で、一対の固定電極に対向する一繋がりの可動電極が筒状部材に設けられている。このため、各固定電極と、対向する可動電極との間でそれぞれコンデンサが形成され、それらのコンデンサが一繋がりの可動電極により直列に接続された合成コンデンサが形成される。そして、計測対象の変位に伴って棒状部材の長手方向に筒状部材が移動すると、固定電極と可動電極とが対向する部分の面積が変化するため、合成コンデンサの静電容量が変化する。したがって、合成コンデンサの静電容量の変化、すなわち一対の固定電極の間での静電容量の変化に基づいて、計測対象の変位を計測することができる。

さらに、一対の固定電極に加えて、可動電極と対向しない補償電極が、棒状部材の外表面部上に薄膜状に形成されている。このため、補償電極を一方の電極として形成される補償コンデンサの静電容量を測定することで、固定電極と可動電極との間の誘電率の変化に起因する変位の計測誤差を補償することができる。

ここで、棒状部材を挟んで互いに対向する一対の固定電極は、絶縁材料により形成された棒状部材の外表面部上に、薄膜状に形成されている。このため、互いに別部材として形成された一対の固定電極を配置する必要がなく、１つの棒状部材の外表面部上に薄膜状のパターンとして、一対の固定電極を形成することができる。したがって、一対の固定電極の間隔が棒状部材の寸法により規定されることとなり、一対の固定電極を所定の間隔で正確に配置することができる。

また、固定電極、可動電極、及び補償電極が、それら電極から絶縁された状態の静電シールドにより覆れている。静電シールドは接地されているため、センサの本体（センサを含む装置本体）に使用者が触れたとしても、一対の固定電極の間での静電容量が不安定になることを抑制することができる。

ここで、各固定電極及び補償電極に接続されて静電シールドの外部まで、静電シールドから絶縁された状態で棒状部材の長手方向へ延びる固定電極端子及び補償電極端子が、棒状部材の外表面部上にそれぞれ薄膜状に形成されている。このため、固定電極及び補償電極と併せて、固定電極端子及び補償電極端子を薄膜状のパターンとして形成するだけで、静電シールドの外側へ固定電極及び補償電極をそれぞれ引き出すことができる。したがって、静電シールドの外側への電極の引き出しを容易化することができる。

第２の手段では、前記静電シールドは、前記補償電極に向けて近接する位置まで張り出す張出部を有している。

上記構成によれば、静電シールドの張出部と補償電極とが近接しているため、補償電極と張出部とで、比較的静電容量の大きい補償コンデンサを形成することができる。したがって、静電シールドを補償コンデンサの一方の電極として利用することができるとともに、補償コンデンサの精度を向上させることができる。さらに、狭いスペースで補償コンデンサを形成することが可能となる。

第３の手段では、前記固定電極、前記可動電極、前記補償電極、及び前記張出部に接する誘電体流体を貯留する流体室が、内部に形成されたセンサ本体を備え、前記静電シールドには、前記補償電極と前記張出部との間の空間を、前記長手方向において前記補償電極の両側で、前記流体室における前記静電シールドの外側の空間と連通させる連通孔が形成されている。

上記構成によれば、センサ本体の内部に誘電体流体を貯留する流体室が形成されており、固定電極、可動電極、補償電極、及び静電シールドの張出部に誘電体流体が接する。このため、固定電極と可動電極とで形成されるコンデンサ、及び補償電極と張出部とで形成される補償コンデンサの静電容量を増大させることができる。

ここで、静電シールドに形成された連通孔により、補償電極と張出部との間の空間が、棒状部材の長手方向において補償電極の両側で、流体室における静電シールドの外側の空間と連通させられている。このため、互いに近接する補償電極と張出部との間の空間における誘電体流体の流通を促進させることができ、補償電極と張出部との間の空間における誘電体流体の状態を、流体室の他の部分における誘電体流体の状態に近付けることができる。したがって、誘電体流体の状態の変化、例えば温度変化や液質変化等による誘電率の変化を、補償コンデンサの静電容量の変化に敏感に反映させることができ、変位の計測誤差を補償する精度を向上させることができる。

第４の手段では、前記長手方向において前記棒状部材の前記所定範囲と反対側の端部が、前記外表面部の外周に沿って絶縁材料により環状にシールされている。

固定電極及び補償電極に誘電体流体が接している場合には、誘電体流体が外部に漏れないようにシールしつつ、固定電極及び補償電極を静電シールドの外側へ引き出す必要がある。

この点、上記構成によれば、棒状部材の長手方向において棒状部材の所定範囲と反対側の端部が、外表面部の外周に沿って絶縁材料により環状にシールされている。そして、上述したように、固定電極及び補償電極にそれぞれ接続された固定電極端子及び補償電極端子は、棒状部材の外表面部上に薄膜状に形成されている。このため、固定電極端子及び補償電極端子の厚みをほとんど無視することができ、棒状部材の外表面部を外周に沿って容易にシールすることができる。

第５の手段では、前記静電シールドは、前記長手方向に沿って延びて前記センサ本体の開口部に露出しており、前記長手方向において前記棒状部材の前記所定範囲と反対側の端部と、前記静電シールドとの間が前記絶縁材料によりシールされている。

上記構成によれば、静電シールドは、棒状部材の長手方向に沿って延びてセンサ本体の開口部に露出しているため、補償コンデンサの一方の電極を形成する静電シールドの張出部を、外部の電気回路に容易に接続することができる。そして、棒状部材の長手方向において棒状部材の所定範囲と反対側の端部と、静電シールドとの間が絶縁材料によりシールされている。したがって、固定電極端子及び補償電極端子と静電シールドとの絶縁を確保しつつ、誘電体流体が外部に漏れないようにシールすることができる。

第６の手段では、前記棒状部材の全体が絶縁材料により形成されている。

上記構成によれば、棒状部材の全体が絶縁材料により形成されているため、棒状部材の外表面部を容易に絶縁材料とすることができ、棒状部材の製造を容易化することができる。

第７の手段では、前記筒状部材の全体が導電材料により形成されている。

上記構成によれば、筒状部材の全体が導電材料により形成されているため、筒状部材自体が可動電極として機能し、可動電極を容易に一繋がりとすることができる。その結果、可動電極の製造を容易化することができる。

第８の手段では、前記固定電極端子及び前記補償電極端子は、前記長手方向に延びるとともに互いに近接して配置されており、前記固定電極及び前記補償電極は、前記外表面部の周方向へ延びている。

上記構成によれば、固定電極端子及び補償電極端子は、棒状部材の長手方向に延びるとともに互いに近接して配置されている。このため、電極端子を集中させることができ、外部の電気回路に各電極端子を容易に接続することができる。

さらに、固定電極及び補償電極は、棒状部材の外表面部の周方向へ延びている。このため、電極端子を集中させつつも、電極を効率的に配置することができ、電極の面積を確保することができる。したがって、計測対象の変位を計測する精度を向上させることができる。

第９の手段では、前記長手方向において前記棒状部材の前記所定範囲側の端部には、前記外表面部が露出した露出部が設けられている。

計測対象の変位に伴って棒状部材の長手方向に筒状部材が移動する際に、棒状部材に対して筒状部材が傾くと、互いに対向する固定電極と可動電極とが接触するおそれがある。この場合、特に棒状部材の端部及び筒状部材の端部において、固定電極と可動電極とが最初に接触し易い。

この点、上記構成によれば、棒状部材の長手方向において棒状部材の所定範囲側の端部には、絶縁材料により形成された外表面部が露出した露出部が設けられている。このため、棒状部材の端部が筒状部材に接触したとしても、固定電極と可動電極とが接触することを抑制することができる。

さらに、固定電極は棒状部材の外表面部上に薄膜状に形成されているため、棒状部材の端部に固定電極を形成しないパターンにしたり、棒状部材の端部まで固定電極のパターンを形成した後に端部のパターンを削ったりすることで、露出部を容易に形成することができる。

第１０の手段では、前記補償電極は第１補償電極であり、前記補償電極端子は第１補償電極端子であり、前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に前記第１補償電極よりも大きく形成され、前記可動電極と対向しない第２補償電極と、前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に形成され、前記第２補償電極に接続されて前記静電シールドの外部まで、前記静電シールドから絶縁された状態で前記長手方向へ延びる第２補償電極端子と、２つの電極の間での静電容量を測定する測定回路と、前記第１補償電極端子及び前記静電シールドを前記測定回路に接続する第１状態と、前記第２補償電極端子及び前記静電シールドを前記測定回路に接続する第２状態と、前記固定電極の各々に接続された前記固定電極端子を前記測定回路に接続する第３状態と、を切り替える切替回路と、前記第１状態、前記第２状態、及び前記第３状態において、前記測定回路によりそれぞれ第１静電容量、第２静電容量、及び第３静電容量を測定させ、前記第１静電容量と前記第２静電容量との差分、及び前記第１静電容量と前記第３静電容量との差分に基づいて、前記計測対象の変位を算出する算出部と、を備える。

上記構成によれば、棒状部材の外表面部上に第１補償電極よりも大きく第２補償電極が形成されている。そして、第２補償電極は、第２補償電極端子により静電シールドの外側へ引き出されている。

切替回路により、第１補償電極端子及び静電シールドを測定回路に接続する第１状態と、第２補償電極端子及び静電シールドを測定回路に接続する第２状態と、固定電極の各々に接続された固定電極端子を前記測定回路に接続する第３状態と、が切り替えられる。そして、測定回路により、第１状態、第２状態、及び第３状態において、測定回路によりそれぞれ第１静電容量、第２静電容量、及び第３静電容量が測定される。

ここで、第２補償電極は第１補償電極よりも大きく形成されているため、第２補償電極と静電シールドとの対向面積は第１補償電極と静電シールドとの対向面積よりも大きい。すなわち、第１補償電極と静電シールドとで形成される第１補償コンデンサは、一対の固定電極と可動電極との対向面積が小さい状態（計測対象の変位が小さい状態）に相当する。また、第２補償電極と静電シールドとで形成される第２補償コンデンサは、一対の固定電極と可動電極との対向面積が大きい状態（計測対象の変位が大きい状態）に相当する。したがって、一対の固定電極及び可動電極とで形成される合成コンデンサが、第１補償コンデンサに相当する場合の計測対象の変位、及び合成コンデンサが第２補償コンデンサに相当する場合の計測対象の変位を予め実験等により求めておくことで、第１静電容量と第２静電容量との差分、及び第１静電容量と第３静電容量との差分に基づいて、計測対象の変位を算出することができる。

さらに、一対の固定電極と可動電極との間の誘電率が変化したとしても、第１補償コンデンサ及び第２補償コンデンサにおいても同様に誘電率が変化する。このため、合成コンデンサが第１補償コンデンサに相当する場合の計測対象の変位、及び合成コンデンサが第２補償コンデンサに相当する場合の計測対象の変位は変化しない。また、静電容量の測定で用いられる調整用コンデンサ等の静電容量が変化したことにより、第１補償コンデンサ及び第２補償コンデンサの静電容量が変化したとしても、第１補償コンデンサ及び第２補償コンデンサの静電容量の変化は同様の傾向となる。このため、第１静電容量と第２静電容量との差分、及び第１静電容量と第３静電容量との差分に基づいて、計測対象の変位を算出することにより、調整用コンデンサ等の静電容量が変化したことによる影響を打ち消すことができる。したがって、一対の固定電極と可動電極との間の誘電率の変化や、調整用コンデンサ等の静電容量が変化したことによる第１補償コンデンサ及び第２補償コンデンサの静電容量の変化にかかわらず、計測対象の変位を正確に算出することができる。

第１１の手段では、前記第１補償電極及び前記第２補償電極は、それぞれ前記外表面部の周方向へ延びる複数の分岐部を有しており、前記第１補償電極の前記分岐部と前記第２補償電極の前記分岐部とは、前記長手方向において互い違いに配置されている。

第１補償電極と第２補償電極とで温度差が生じると、第１補償電極により形成されるコンデンサと第２補償電極により形成されるコンデンサとで、誘電率に差が生じるおそれがある。その結果、第１静電容量と第２静電容量との差分、及び第１静電容量と第３静電容量との差分に基づいて、計測対象の変位を算出する際に、変位の算出精度が低下するおそれがある。

この点、上記構成によれば、第１補償電極及び前記第２補償電極は、それぞれ棒状部材の外表面部の周方向へ延びる複数の分岐部を有している。そして、第１補償電極の分岐部と第２補償電極の分岐部とは、棒状部材の長手方向において互い違いに配置されているため、第１補償電極と第２補償電極とで温度差が生じることを抑制することができる。したがって、計測対象の変位を算出する精度が低下することを抑制することができる。

静電容量式変位センサ、及びスプール弁の一部を示す部分断面図。 図１の変位センサの側面図。 柱状部材及び電極を示す正面図。 図３の電極を展開して示す展開図。 図１の変位センサの各部に形成されるコンデンサを模式的に示す模式図。 図５の等価回路を示す電気回路図。 図１の変位センサの電気的構成を示すブロック図。 スプールの変位と静電容量との関係を示すグラフ。 筒状部材及び可動電極の変更例を示す部分断面図。 静電シールドの変更例を示す部分断面図。 静電シールドの他の変更例を示す部分断面図。 補償電極の変更例を示す正面図。 筒状部材の変更例を示す部分断面図。 固定電極の変更例を示す正面図。 図１４の電極を展開して示す展開図。 固定電極の変更例を示す正面図。 図１６の電極を展開して示す展開図。 図１６に示した固定電極を用いた変位センサの構成を示す部分断面図。

以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、半導体製造装置等において、薬液等の流体の流通を制御する弁装置として具体化している。

図１は、静電容量式変位センサ３０、及びスプール弁２０の一部を示す部分断面図である。同図に示すように、弁装置１０は、第１本体１１、第２本体１２、スプール弁２０、及び静電容量式変位センサ３０等を備えている。第１本体１１及び第２本体１２は、ステンレス鋼等の金属により、内部に円柱状の空間を有する四角筒状（筒状）に成形されている。第１本体１１の端部に第２本体１２が互いの中心軸線を一致させて取り付けられており、第１本体１１と第２本体１２との間がシール部材によりシールされている。第１本体１１及び第２本体１２の内部に、スプール弁２０及び変位センサ３０が収納されている。スプール弁２０と変位センサ３０とは、第１本体１１の中心軸線方向（長手方向）に並んで配置されている。第１本体１１には、流体の流入口１１ａ及び流出口１１ｂが形成されている。

スプール弁２０は、スリーブ２１、スプール２２、及びアクチュエータ（図示せず）等を備えている。スリーブ２１及びスプール２２は、ステンレス鋼等の金属により形成されている。スリーブ２１は円筒状（筒状）に成形されており、スプール２２は円柱状（柱状）に成形されている。スリーブ２１とスプール２２とは、対応する断面形状で形成されており、スリーブ２１の内部にスプール２２が摺動可能に挿入されている。スプール２２の内部には、中心軸線方向（長手方向）に延びる貫通孔２２ｂが形成されている。

スリーブ２１において、上記第１本体１１の流入口１１ａ及び流出口１１ｂに対応する位置には、それぞれ連通孔２１ａ，２１ｂが形成されている。連通孔２１ａ，２１ｂは、スリーブ２１の周方向に延びており、スリーブ２１の内部と外部とを連通させている。スプール２２には、スリーブ２１の連通孔２１ａ，２１ｂの間隔に対応した幅で、周方向に延びる環状の溝２２ａが形成されている。スプール２２（計測対象）は、電磁アクチュエータ等のアクチュエータに連結されており、アクチュエータにより中心軸線方向（長手方向）に往復移動させられる。これにより、スプール２２の外周面によってスリーブ２１の連通孔２１ａと連通孔２１ｂとの連通が遮断された状態と、スプール２２の溝２２ａによって連通孔２１ａと連通孔２１ｂとが連通された状態とに制御される。

第１本体１１及び第２本体１２の内部には、変位センサ３０が収納されている。変位センサ３０は、柱状部材３１、筒状部材３３、連結部材３５、静電シールド３７等を備えている。

筒状部材３３（可動電極）は、ステンレス鋼等の金属（導電材料）により、底部３３ａを有する円筒状（一繋がりの形状）に形成されている。連結部材３５は、セラミックスや樹脂等の絶縁材料により、円筒状に形成されている。上記スプール２２の端部２２ｃには、連結部材３５を介して筒状部材３３の底部３３ａが連結されている。すなわち、スプール２２と筒状部材３３とは、連結部材３５によって電気的に絶縁されている。

筒状部材３３の底部３３ａには、筒状部材３３の中心軸線方向（長手方向）に延びる貫通孔３３ｂが形成されている。スプール２２の貫通孔２２ｂと底部３３ａの貫通孔３３ｂとは、円筒状の連結部材３５を介して連通している。すなわち、スプール２２の内部と筒状部材３３の内部とが連通している。

柱状部材３１（棒状部材）は、アルミナ等の絶縁材料により、円柱状に形成されている。すなわち、柱状部材３１の外表面部は絶縁材料により形成されている。柱状部材３１の外表面部上には、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂ、補償電極４１（第１補償電極）、及び補償電極４２（第２補償電極）が薄膜状に形成されている。柱状部材３１において中心軸線方向（長手方向）の一端から所定範囲、詳しくは固定電極４０Ａ，４０Ｂに対応する部分が、筒状部材３３の内部に挿入されている。柱状部材３１と筒状部材３３とは、互いの中心軸線が一致している。固定電極４０Ａ，４０Ｂ（柱状部材３１）と筒状部材３３との間には、所定のクリアランス（隙間）が形成されている。すなわち、固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３とは、電気的に絶縁された状態で互いに対向している。

柱状部材３１及び筒状部材３３の外周には、固定電極４０Ａ，４０Ｂ、補償電極４１，４２、及び筒状部材３３を覆う静電シールド３７が設けられている。静電シールド３７は、ステンレス鋼等の金属（導電材料）により、円筒状（筒状）に形成されている。静電シールド３７は、固定電極４０Ａ，４０Ｂ、補償電極４１，４２、及び筒状部材３３から、電気的に絶縁されている。

静電シールド３７の端部３７ａの外周面と、第２本体１２の内周面との間は、低融点ガラス５１（絶縁材料）により周方向に沿って環状にシール（封止）されている（図２参照）。これにより、静電シールド３７は、第２本体１２と電気的に絶縁された状態で、第２本体１２に取り付けられている。柱状部材３１の端部３１ａは、静電シールド３７の外部、すなわち第２本体１２の開口部１２ａに露出している。静電シールド３７の端部３７ａの内周面と、柱状部材３１の端部３１ａの外周面との間は、低融点ガラス５２（絶縁材料）により周方向に沿って環状にシールされている（図２参照）。これにより、柱状部材３１は静電シールド３７に取り付けられている。

静電シールド３７の中心軸線は、柱状部材３１の中心軸線と一致している。静電シールド３７は、中心軸線方向（長手方向）に延びており、その端部３７ａが第２本体１２の開口部１２ａに露出している。静電シールド３７の端部３７ａには、配線（図示せず）が接続されており、その配線により静電シールド３７が接地されている。

第１本体１１及び第２本体１２の内部には、流体を貯留する流体室１３が形成されている。流体室１３は、第１本体１１、第２本体１２、スリーブ２１、スプール２２、静電シールド３７、及び柱状部材３１によって区画されている。上記スプール弁２０により流通が制御される流体は、スリーブ２１の内周面とスプール２２の外周面とのクリアランス（隙間）から、流体室１３へ流入する。そして、流体室１３の内部は流体により満たされる。このため、電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２、筒状部材３３、及び静電シールド３７は、流体に接することとなる。薬液からなる流体は、誘電体であり、誘電体流体として機能する。なお、第１本体１１及び第２本体１２は、変位センサ３０のセンサ本体を構成している。

静電シールド３７において補償電極４１，４２に対向する部分には、補償電極４１，４２に向けて張り出す張出部３７ｂが形成されている。張出部３７ｂは、補償電極４１，４２に近接する位置まで環状に張り出している。補償電極４１，４２は、筒状部材３３とは対向していない。

静電シールド３７には、流体室１３において静電シールド３７の内側と外側とを連通させる連通孔３７ｃ，３７ｄが形成されている。連通孔３７ｃ，３７ｄは、柱状部材３１の中心軸線方向（長手方向）において、補償電極４１，４２の両側に形成されている。詳しくは、連通孔３７ｃ，３７ｄは、柱状部材３１の中心軸線方向において、固定電極４０Ａ，４０Ｂ、補償電極４１，４２を含む範囲の両端にそれぞれ形成されている。

次に、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂ、及び補償電極４１，４２の構成について、詳細に説明する。図３は、柱状部材３１、固定電極４０Ａ，４０Ｂ、補償電極４１，４２を示す正面図であり、図４は、図３の電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２を展開して示す展開図である。

同図に示すように、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂは、柱状部材３１の中心軸線方向（長手方向）において、一端からの所定範囲で形成されている。固定電極４０Ａ，４０Ｂは、柱状部材３１の外表面部の周方向へ延びている。固定電極４０Ａ，４０Ｂは、柱状部材３１の外表面部上に半円筒状に形成されている。このため、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂは、柱状部材３１を挟んで互いに対向している。柱状部材３１において、長手方向の固定電極４０Ａ，４０Ｂが形成された側の端部には、外表面部が露出した露出部３１ｂが形成されている。すなわち、露出部３１ｂには、固定電極４０Ａ，４０Ｂが形成されていない。

固定電極４０Ａと固定電極４０Ｂとが隣り合う部分には、それぞれ固定電極端子Ｔａ，Ｔｂが接続されている。固定電極端子Ｔａ，Ｔｂは、柱状部材３１の長手方向へ端部３１ａまで延びている。さらに、固定電極端子Ｔａ，Ｔｂは、端部３１ａの端面まで延びている（図２参照）。このため、固定電極端子Ｔａ，Ｔｂは、静電シールド３７の外部、すなわち第２本体１２の開口部１２ａに露出している（図１参照）。固定電極端子Ｔａ，Ｔｂは、互いに近接して平行（並列）に配置されている。

補償電極４２は、柱状部材３１の中心軸線方向（長手方向）において、固定電極４０Ａ，４０Ｂの形成された範囲の隣の範囲に形成されている。補償電極４２は、柱状部材３１の外表面部の周方向へ延びている。補償電極４２は、柱状部材３１の外表面部上に円筒状に形成されている。

補償電極４２において固定電極端子Ｔａと近接する部分には、補償電極端子Ｔ２が接続されている。補償電極端子Ｔ２（第２補償電極端子）は、柱状部材３１の長手方向へ端部３１ａまで延びている。さらに、補償電極端子Ｔ２は、端部３１ａの端面まで延びている（図２参照）。このため、補償電極端子Ｔ２は、静電シールド３７の外部、すなわち第２本体１２の開口部１２ａに露出している（図１参照）。補償電極端子Ｔ２は、固定電極端子Ｔａと近接して平行（並列）に配置されている。

補償電極４１は、柱状部材３１の中心軸線方向（長手方向）において、補償電極４２の形成された範囲の隣の範囲に形成されている。補償電極４１は、柱状部材３１の外表面部の周方向へ延びている。補償電極４１は、柱状部材３１の外表面部上に円筒状に形成されている。ここで、柱状部材３１の長手方向において、補償電極４２の長さは補償電極４１の長さよりも長く設定されている。すなわち、補償電極４２の面積は、補償電極４１の面積よりも大きく設定されている。

補償電極４１において固定電極端子Ｔｂと近接する部分には、補償電極端子Ｔ１が接続されている。補償電極端子Ｔ１（第１補償電極端子）は、柱状部材３１の長手方向へ端部３１ａまで延びている。さらに、補償電極端子Ｔ１は、端部３１ａの端面まで延びている（図２参照）。このため、補償電極端子Ｔ１は、静電シールド３７の外部、すなわち第２本体１２の開口部１２ａに露出している（図１参照）。補償電極端子Ｔ１は、固定電極端子Ｔｂと近接して平行（並列）に配置されている。

電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２、及び端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２は、銀等の導電材料を含むペーストを、スクリーン印刷して焼成することにより、薄膜状に形成されている。すなわち、電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２、及び端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２は、電極パターンの形成されたスクリーンマスクを用いて、導電材料を印刷することにより形成されている。

端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２は、柱状部材３１の外表面部の周方向において１箇所に集中して配置されている。静電シールド３７において、これら端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２に対向する部分には、凹部３７ｅが形成されている（図２参照）。凹部３７ｅは、端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２に沿って柱状部材３１の中心軸線方向（長手方向）へ延びている。凹部３７ｅの深さは、薄膜状の端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２の厚みよりも深く設定されている。これにより、端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２と静電シールド３７との距離が確保され、端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２と静電シールド３７とが絶縁されている。凹部３７ｅの内部にも低融点ガラス５２が導入されており、柱状部材３１と静電シールド３７との間がシールされている。すなわち、流体室１３から流体が漏れないようにシールしつつ、電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２が静電シールド３７の外側へ引き出されている。

次に、静電容量式変位センサ３０において、静電容量を測定するコンデンサとその他の部分に形成されるコンデンサについて説明する。図５は、図１の変位センサ３０において、各部に形成されるコンデンサを模式的に示す模式図である。図６は、図５の等価回路を示す電気回路図である。

同図に示すように、固定電極４０Ａと筒状部材３３とでコンデンサＣａが形成され、固定電極４０Ｂと筒状部材３３とでコンデンサＣｂが形成されている。筒状部材３３は一繋がりの形状となっているため、コンデンサＣａとコンデンサＣｂとは、筒状部材３３により直列に接続されている。そして、コンデンサＣａ，Ｃｂによって、合成コンデンサＣａｂが形成されている。

ここで、上記スプール弁２０において、スプール２２がアクチュエータの駆動により移動させられると、スプール弁２０に連結された筒状部材３３が中心軸線方向（長手方向）に移動させられる。これにより、固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３とが対向する部分の面積が変化し、合成コンデンサＣａｂの静電容量Ｃが変化する。すなわち、Ｃ＝ε×Ｓ／ｄの関係が成立する。Ｃはコンデンサの静電容量、εは誘電率、Ｓは電極面積、ｄは電極間距離である。そして、電極間距離ｄは既知の一定値であり、電極面積Ｓはスプール２２の変位に対応して変化する。したがって、固定電極端子Ｔａと固定電極端子Ｔｂとの間で静電容量を計測することにより、静電容量の変化に基づいてスプール２２の変位を計測することができる。

スプール２２の変位に伴って柱状部材３１の中心軸線方向（長手方向）に筒状部材３３が移動する際に、柱状部材３１に対して筒状部材３３が傾くと、互いに対向する固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３とが接触するおそれがある。この場合、特に柱状部材３１の端部及び筒状部材３３の端部において、固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３とが最初に接触し易い。

この点、柱状部材３１の長手方向において柱状部材３１の端部には、固定電極４０Ａ，４０Ｂが形成されていない露出部３１ｂが設けられている。このため、露出部３１ｂが筒状部材３３に接触したとしても、固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３とが接触することを抑制することができる。

また、補償電極４１と静電シールド３７の張出部３７ｂとで補償コンデンサＣ１（第１補償コンデンサ）が形成され、補償電極４２と張出部３７ｂとで補償コンデンサＣ２（第２補償コンデンサ）が形成されている。上述したように、固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３との間、及び補償電極４１，４２と静電シールド３７の張出部３７ｂとの間は、誘電体からなる流体で満たされている。

ここで、流体の状態（温度や液質）が変化すると、流体の誘電率εが変化し、合成コンデンサＣａｂの静電容量が変化することとなる。このとき、流体の誘電率εの変化に起因して、補償コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量も変化する。補償コンデンサＣ１，Ｃ２の電極間距離ｄ及び電極面積Ｓは、設計値又は実測により予め取得することができる。このため、補償電極端子Ｔ１（Ｔ２）と静電シールド端子Ｔｓとの間で静電容量Ｃを計測することにより、Ｃ＝ε×Ｓ／ｄの関係から流体の誘電率εを算出することができる。そして、算出された誘電率εを用いて、合成コンデンサＣａｂの静電容量を計測することにより、流体の誘電率の変化に起因するスプール２２の変位の計測誤差を補償することができる。

さらに、静電シールド３７には、連通孔３７ｃ，３７ｄが形成されている。このため、補償電極４１，４２と静電シールド３７の張出部３７ｂとの間の空間が、柱状部材３１の長手方向において補償電極４１，４２の両側で、静電シールド３７の外部と連通している。詳しくは、連通孔３７ｃ，３７ｄは、柱状部材３１の長手方向において、固定電極４０Ａ，４０Ｂ、補償電極４１，４２を含む範囲の両端にそれぞれ形成されている。したがって、補償電極４１，４２と張出部３７ｂとが近接する構成であっても、補償電極４１，４２と張出部３７ｂとの間に流体を流通させることができる。その結果、補償電極４１，４２と張出部３７ｂとの間の流体の状態を、流体室１３の他の部分における流体の状態に近付けることができ、スプール２２の変位の計測誤差を補償する精度を向上させることができる。

電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２は静電シールド３７により覆われており、静電シールド３７が接地されている。このため、本体１１，１２に使用者が触れること等により、本体１１，１２の電荷状態や静電容量Ｃｎが変化したとしても、その影響が電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２に及ぶことを抑制することができる。

また、固定電極４０Ａと静電シールド３７とでコンデンサＣａｓが形成されている。他にも、固定電極４０Ａと固定電極４０Ｂとが近接する部分でコンデンサＣｃが形成され、筒状部材３３と静電シールド３７とでコンデンサＣｍｓが形成されている。これらコンデンサＣａｓ，Ｃｃ，Ｃｍｓの静電容量は、コンデンサＣａ，Ｃｂ，Ｃａｂ，Ｃ１，Ｃ２の静電容量と比較して微小である。

次に、図７を参照して、図１の変位センサ３０の電気的構成を説明する。変位センサ３０は、容量測定回路６１及びスイッチ回路６２を備えている。

容量測定回路６１は、入力端子Ｃｉｎ＋，Ｃｉｎ−に接続された２点間での静電容量を測定する公知の回路である。

スイッチ回路６２（切替回路）は、マイクロコンピュータ６４（以下、「ＭＣ６４」と称する）、及びスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を備えている。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、ＣＭＯＳ等のアナログスイッチであり、ＭＣ６４により高速でＯＮ及びＯＦＦに切り替えることが可能である。なお、容量測定回路６１は、静電容量の測定での調整に用いる調整用コンデンサＣｔを備えている。調整用コンデンサＣｔの静電容量は、流体の誘電率とはかかわりがなく、環境温度の変化等、その他の要因により変化する。

そして、スイッチＳＷ１をＯＮ、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をＯＦＦに切り替えることにより、補償電極端子Ｔ１及び静電シールド端子Ｔｓを容量測定回路６１に接続した第１状態となる。スイッチＳＷ２をＯＮ、スイッチＳＷ１，ＳＷ３をＯＦＦに切り替えることにより、補償電極端子Ｔ２及び静電シールド端子Ｔｓを容量測定回路６１に接続した第２状態となる。スイッチＳＷ３をＯＮ、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をＯＦＦに切り替えることにより、固定電極端子Ｔａ，Ｔｂを容量測定回路６１に接続した第３状態となる。

第１状態では、補償コンデンサＣ１の静電容量Ｃ１（ε）である第１静電容量が、容量測定回路６１により測定される。第２状態では、補償コンデンサＣ２の静電容量Ｃ２（ε）である第２静電容量が、容量測定回路６１により測定される。第３状態では、合成コンデンサＣａｂの静電容量Ｃａｂ（ε）である第３静電容量が、容量測定回路６１により測定される。測定された静電容量Ｃ１（ε），Ｃ２（ε），Ｃａｂ（ε）は、容量測定回路６１からスイッチ回路６２のＭＣ６４へ送信される。

図８に、スプール２２の変位と合成コンデンサＣａｂの静電容量Ｃａｂ（ε）との関係を示す。同図に示すように、静電容量Ｃａｂ（ε）はスプール２２の変位に比例する。換言すれば、静電容量Ｃａｂ（ε）は、固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３との対向する部分の面積に比例する。なお、図１は、スプール２２の変位が最も大きい状態、すなわち固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３との対向する部分の面積が最も大きい状態を示している。

ここで、流体の誘電率がεａの場合、実線で示すように、スプール２２の変位ｘ１において、合成コンデンサＣａｂの静電容量Ｃａｂ（εａ）は、補償コンデンサＣ１の静電容量Ｃ１（εａ）と等しくなっている。また、スプール２２の変位ｘ２において、合成コンデンサＣａｂの静電容量Ｃａｂ（εａ）は、補償コンデンサＣ２の静電容量Ｃ２（εａ）と等しくなっている。

すなわち、補償コンデンサＣ１が合成コンデンサＣａｂの変位ｘ１の場合に相当し、補償コンデンサＣ２が合成コンデンサＣａｂの変位ｘ２の場合に相当するように、補償コンデンサＣ１，Ｃ２が設定されている。これら変位ｘ１，ｘ２は、予め実験等により求めておくことができる。そして、静電容量Ｃ１（εａ），Ｃ２（εａ），Ｃａｂ（εａ）を測定し、静電容量Ｃ１（εａ）と静電容量Ｃ２（εａ）とを通る直線に静電容量Ｃａｂ（εａ）を適用して、スプール２２の変位ｘを計測することができる。

流体の誘電率がεｂに変化した場合には、破線で示すように、スプール２２の変位ｘ１において、合成コンデンサＣａｂの静電容量Ｃａｂ（εｂ）は補償コンデンサＣ１の静電容量Ｃ１（εｂ）と等しくなる。また、スプール２２の変位ｘ２において、合成コンデンサＣａｂの静電容量Ｃａｂ（εｂ）は補償コンデンサＣ２の静電容量Ｃ２（εｂ）と等しくなる。この場合には、合成コンデンサＣａｂと補償コンデンサＣ１，Ｃ２とにおいて、流体の誘電率が同様にεｂ変化するため、合成コンデンサＣａｂが補償コンデンサＣ１に相当する場合のスプール２２の変位ｘ１、及び合成コンデンサＣａｂが補償コンデンサＣ２に相当する場合のスプール２２の変位ｘ２は変化しない。

また、上述したように、容量測定回路６１の調整用コンデンサＣｔの静電容量は、流体の誘電率とはかかわりがなく、環境温度の変化等、その他の要因により変化する。このため、流体の誘電率がεａの場合に、例えば調整用コンデンサＣｔの静電容量が増加すると、補償コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量Ｃ１（εａ），Ｃ２（εａ）は、それぞれ静電容量Ｃ１ｍ（εａ），Ｃ２ｍ（εａ）に増加する。その結果、一点鎖線で示すように、スプール２２の変位と合成コンデンサＣａｂの静電容量Ｃａｂ（εａ）との関係が、実線で示す関係からずれることとなる。したがって、調整用コンデンサＣｔの静電容量の変化によって、スプール２２の変位を計測する精度が低下するおそれがある。

この点、本実施形態では、ＭＣ６４（算出部）は、補償コンデンサＣ１の静電容量Ｃ１（ε）と補償コンデンサＣ２の静電容量Ｃ２（ε）との差分、及び静電容量Ｃ１（ε）と合成コンデンサＣａｂの静電容量Ｃａｂ（ε）との差分に基づいて、スプール２２の変位を算出する。すなわち、静電容量Ｃ１（ε）と静電容量Ｃ２（ε）との差分を、変位ｘ１から変位ｘ２への変化に対応させて、静電容量Ｃ１（ε）と静電容量Ｃａｂ（ε）との差分に対応する変位ｘを算出する。

ここで、調整用コンデンサＣｔの静電容量が変化したことにより、補償コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量Ｃ１（ε），Ｃ２（ε）が変化したとしても、静電容量Ｃ１（ε），Ｃ２（ε）の変化は同様の傾向となる。例えば、静電容量Ｃ１ｍ（εａ），Ｃ２ｍ（εａ）を通る一点鎖線の直線は、静電容量Ｃ１（εａ），Ｃ２（εａ）を通る実線の直線を平行移動させた直線となる。このため、静電容量Ｃ１（ε）と静電容量Ｃ２（ε）との差分、及び静電容量Ｃ１（ε）と静電容量Ｃａｂ（ε）との差分に基づいて、スプール２２の変位ｘを算出することにより、調整用コンデンサＣｔの静電容量が変化したことによる静電容量Ｃ１（ε），Ｃ２（ε）への影響を打ち消すことができる。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂに加えて、筒状部材３３と対向しない補償電極４１，４２が、柱状部材３１の外表面部上に薄膜状に形成されている。このため、補償電極４１，４２を一方の電極として形成される補償コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量を測定することで、固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３との間の誘電率εの変化に起因する変位ｘの計測誤差を補償することができる。

・柱状部材３１を挟んで互いに対向する一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂは、絶縁材料により形成された柱状部材３１の外表面部上に、薄膜状に形成されている。このため、互いに別部材として形成された一対の固定電極を配置する必要がなく、１つの柱状部材３１の外表面部上に薄膜状のパターンとして、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂを形成することができる。したがって、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂの間隔が柱状部材３１の寸法により規定されることとなり、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂを所定の間隔で正確に配置することができる。

・固定電極４０Ａ，４０Ｂ、筒状部材３３、及び補償電極４１，４２が、それら電極から絶縁された状態の静電シールド３７により覆れている。静電シールド３７は接地されているため、センサの本体１１，１２やスプール弁２０の本体に使用者が触れたとしても、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂの間での静電容量が不安定になることを抑制することができる。

・固定電極端子Ｔａ，Ｔｂ及び補償電極端子Ｔ１，Ｔ２が、固定電極４０Ａ，４０Ｂ及び補償電極４１，４２にそれぞれ接続されている。固定電極端子Ｔａ，Ｔｂ及び補償電極端子Ｔ１，Ｔ２は、静電シールド３７の外部まで、静電シールド３７から絶縁された状態で柱状部材３１の長手方向へ延びている。固定電極端子Ｔａ，Ｔｂ及び補償電極端子Ｔ１，Ｔ２は、柱状部材３１の外表面部上にそれぞれ薄膜状に形成されている。このため、固定電極４０Ａ，４０Ｂ及び補償電極４１，４２と併せて、固定電極端子Ｔａ，Ｔｂ及び補償電極端子Ｔ１，Ｔ２を薄膜状のパターンとして形成するだけで、静電シールド３７の外側へ固定電極４０Ａ，４０Ｂ及び補償電極４１，４２をそれぞれ引き出すことができる。したがって、静電シールド３７の外側への電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２の引き出しを容易化することができる。

・静電シールド３７の張出部３７ｂと補償電極４１，４２とが近接しているため、補償電極４１，４２と張出部３７ｂとで、比較的静電容量の大きい補償コンデンサＣ１，Ｃ２を形成することができる。したがって、静電シールド３７を補償コンデンサＣ１，Ｃ２の一方の電極として利用することができるとともに、補償コンデンサＣ１，Ｃ２の精度を向上させることができる。さらに、狭いスペースで補償コンデンサＣ１，Ｃ２を形成することが可能となる。

・本体１１，１２の内部に誘電体流体を貯留する流体室１３が形成されており、固定電極４０Ａ，４０Ｂ、筒状部材３３、補償電極４１，４２、及び静電シールド３７の張出部３７ｂに誘電体流体が接する。このため、固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３とで形成される合成コンデンサＣａｂ、及び補償電極４１，４２と張出部３７ｂとで形成される補償コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量を増大させることができる。さらに、スプール弁２０により流通を制御する流体を、誘電体として利用することができる。

・静電シールド３７に形成された連通孔３７ｃ，３７ｄにより、補償電極４１，４２と張出部３７ｂとの間の空間が、柱状部材３１の長手方向において補償電極４１，４２の両側で、流体室１３における静電シールド３７の外側の空間と連通させられている。このため、互いに近接する補償電極４１，４２と張出部３７ｂとの間の空間における誘電体流体の流通を促進させることができ、補償電極４１，４２と張出部３７ｂとの間の空間における誘電体流体の状態（温度や液質）を、流体室１３の他の部分における誘電体流体の状態に近付けることができる。したがって、誘電体流体の状態の変化による誘電率εの変化を、補償コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量Ｃ１（ε），Ｃ２（ε）の変化に敏感に反映させることができ、変位ｘの計測誤差を補償する精度を向上させることができる。

・連通孔３７ｃ，３７ｄは、柱状部材３１の長手方向において、固定電極４０Ａ，４０Ｂ、補償電極４１，４２を含む範囲の両端にそれぞれ形成されている。このため、固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３との間の誘電体流体の状態と、補償電極４１，４２と張出部３７ｂとの間の誘電体流体の状態とを近付けることができる。したがって、誘電体流体の状態（誘電率）の変化に起因するスプール２２の変位ｘの計測誤差を、より高精度に補償することができる。

・柱状部材３１の端部３１ａが、外表面部の外周に沿って絶縁材料により環状にシールされている。そして、上述したように、固定電極４０Ａ，４０Ｂ及び補償電極４１，４２にそれぞれ接続された固定電極端子Ｔａ，Ｔｂ及び補償電極端子Ｔ１，Ｔ２は、柱状部材３１の外表面部上に薄膜状に形成されている。このため、固定電極端子Ｔａ，Ｔｂ及び補償電極端子Ｔ１，Ｔ２の厚みをほとんど無視することができ、柱状部材３１の外表面部を外周に沿って容易にシールすることができる。

・静電シールド３７は、柱状部材３１の長手方向に沿って延びて第２本体１２の開口部１２ａに露出しているため、補償コンデンサＣ１，Ｃ２の一方の電極を形成する静電シールド３７の張出部３７ｂを、外部の電気回路に容易に接続することができる。そして、柱状部材３１の端部３１ａと、静電シールド３７との間が絶縁材料によりシールされている。したがって、固定電極端子Ｔａ，Ｔｂ及び補償電極端子Ｔ１，Ｔ２と静電シールド３７との絶縁を確保しつつ、誘電体流体が外部に漏れないようにシールすることができる。

・静電シールド３７において、端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２に対向する部分には、凹部３７ｅが形成されている。凹部３７ｅは、端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２に沿って柱状部材３１の長手方向へ延びている。これにより、端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２と静電シールド３７との距離を確保することができ、端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２と静電シールド３７とをより確実に絶縁することができる。

・柱状部材３１の全体が絶縁材料により形成されているため、柱状部材３１の外表面部を容易に絶縁材料とすることができ、柱状部材３１の製造を容易化することができる。

・筒状部材３３の全体が導電材料により形成されているため、筒状部材３３自体が可動電極として機能し、可動電極を容易に一繋がりとすることができる。その結果、可動電極の製造を容易化することができる。

・固定電極端子Ｔａ，Ｔｂ及び補償電極端子Ｔ１，Ｔ２は、柱状部材３１の長手方向に延びるとともに互いに近接して配置されている。このため、電極端子を集中させることができ、外部の電気回路に各電極端子を容易に接続することができる。

・固定電極４０Ａ，４０Ｂ及び補償電極４１，４２は、柱状部材３１の外表面部の周方向へ延びている。このため、電極端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２を集中させつつも、電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２を効率的に配置することができ、電極４０Ａ，４０Ｂ，４１，４２の面積を確保することができる。したがって、スプール２２の変位ｘを計測する精度を向上させることができる。

・柱状部材３１の長手方向において柱状部材３１の固定電極４０Ａ，４０Ｂ側の端部には、絶縁材料により形成された外表面部が露出した露出部３１ｂが設けられている。このため、柱状部材３１の端部が筒状部材３３に接触したとしても、固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３とが接触することを抑制することができる。

・固定電極４０Ａ，４０Ｂは柱状部材３１の外表面部上に薄膜状に形成されているため、柱状部材３１の端部に固定電極４０Ａ，４０Ｂを形成しないパターンにしたり、柱状部材３１の端部まで固定電極４０Ａ，４０Ｂのパターンを形成した後に端部のパターンを削ったりすることで、露出部３１ｂを容易に形成することができる。

・補償電極４２は補償電極４１よりも大きく形成されているため、補償電極４２と静電シールド３７との対向面積は補償電極４１と静電シールド３７との対向面積よりも大きい。すなわち、補償電極４１と静電シールド３７とで形成される補償コンデンサＣ１は、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３との対向面積が小さい状態（スプール２２の変位ｘ１）に相当する。また、補償電極４２と静電シールド３７とで形成される補償コンデンサＣ２は、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３との対向面積が大きい状態（スプール２２の変位ｘ２）に相当する。したがって、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂ及び筒状部材３３とで形成される合成コンデンサＣａｂが、補償コンデンサＣ１に相当する場合のスプール２２の変位ｘ１、及び合成コンデンサＣａｂが補償コンデンサＣ２に相当する場合のスプール２２の変位ｘ２を予め実験等により求めておくことで、補償コンデンサＣ１の静電容量と補償コンデンサＣ２の静電容量との差分、及び補償コンデンサＣ１の静電容量と合成コンデンサＣａｂの静電容量との差分に基づいて、スプール２２の変位ｘを算出することができる。

・一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３との間の誘電率εが変化したとしても、補償コンデンサＣ１，Ｃ２においても同様に誘電率εが変化する。このため、合成コンデンサＣａｂが補償コンデンサＣ１に相当する場合のスプール２２の変位ｘ１、及び合成コンデンサＣａｂが補償コンデンサＣ２に相当する場合のスプール２２の変位ｘ２は変化しない。また、調整用コンデンサＣｔの静電容量が変化したことにより、補償コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量が変化したとしても、補償コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量の変化は同様の傾向となる。このため、補償コンデンサＣ１の静電容量と補償コンデンサＣ２の静電容量との差分、及び補償コンデンサＣ１の静電容量と合成コンデンサＣａｂの静電容量との差分に基づいて、スプール２２の変位ｘを算出することにより、調整用コンデンサＣｔの静電容量が変化したことによる影響を打ち消すことができる。したがって、一対の固定電極４０Ａ，４０Ｂと筒状部材３３との間の誘電率εの変化や、調整用コンデンサＣｔの静電容量が変化したことによる補償コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量の変化にかかわらず、スプール２２の変位ｘを正確に算出することができる。

上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。なお、上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・図９に示すように、セラミックスや樹脂等の絶縁材料により形成された筒状部材１３３の内表面に、銀等の導電材料により薄膜状の電極１３３ａを形成してもよい。こうした構成によっても、電極１３３ａを、固定電極４０Ａ，４０Ｂに対向する可動電極として機能させることができる。なお、スプール２２と電極１３３ａとは、電気的に絶縁されている。

・図１０に示すように、第２本体１１２の開口部１１２ａに静電シールド１３７が露出しておらず、静電シールド１３７の端部１３７ａが、接続電極４３及び接続電極端子Ｔ３により、第２本体１１２の開口部１１２ａまで引き出された構成を採用することもできる。接続電極４３及び接続電極端子Ｔ３は、柱状部材３１の外表面部上に薄膜状に形成されている。静電シールド１３７の端部１３７ａが接続電極４３に接続されており、接続電極４３に接続電極端子Ｔ３が接続されている。接続電極端子Ｔ３は、補償電極端子Ｔ２に近接して平行（並列）に配置されている。

・図１１に示すように、上述した張出部３７ｂ及び連通孔３７ｃ，３７ｄの形成されていない静電シールド２３７を用いることもできる。この場合は、補償電極４１により形成される補償コンデンサＣ１、及び補償電極４２により形成される補償コンデンサＣ２の静電容量が小さくなるため、固定電極４０Ａ，４０Ｂと比べて補償電極４１，４２の面積を大きくすることが望ましい。こうした構成によれば、補償電極４１，４２と静電シールド２３７とが近接していないため、静電シールド２３７に連通孔３７ｃ，３７ｄが形成されていなくても、補償電極４１，４２と静電シールド２３７との間に誘電体流体が流通し易い。なお、セラミックスや樹脂等の絶縁材料により形成された保持部材１４を介して、静電シールド２３７の内側に柱状部材３１が取り付けられている。

・図１２に示すように、補償電極１４１，１４２が、それぞれ柱状部材３１の周方向へ延びる複数の分岐部１４１ａ，１４２ａを有していてもよい。分岐部１４１ａ，１４２ａは、柱状部材３１の長手方向において互い違いに配置されている。こうした構成によれば、補償電極１４１と補償電極１４２とで誘電率の差が生じることを抑制することができる。したがって、補償コンデンサＣ１の静電容量Ｃ１（ε）と補償コンデンサＣ２静電容量Ｃ２（ε）との差分、及び静電容量Ｃ１（ε）と合成コンデンサＣａｂの静電容量Ｃａｂ（ε）との差分に基づいて、スプール２２の変位ｘを算出する際に精度が低下することを抑制することができる。

・柱状部材３１と筒状部材３３とは、互いに対応した断面形状を有していればよく、円形断面以外に、四角形断面や六角形断面等を採用することもできる。なお、その場合には、電極間隔を一定に保つために筒状部材を回り止めする必要がある。また、静電シールド３７についても、断面形状を任意に変更することができる。

・上記実施形態では、柱状部材３１全体を絶縁材料により形成したが、柱状部材を導電材料により形成して、外表面部を絶縁材料で被覆することもできる。また、柱状部材３１に代えて、筒状に形成された部材を用いることもできる。

・固定電極４０Ａ，４０Ｂ、補償電極４１，４２、固定電極端子Ｔａ，Ｔｂ、及び補償電極端子Ｔ１，Ｔ２を、スクリーン印刷以外のパターン形成方法、例えば蒸着膜のエッチングによるパターン形成方法等により、薄膜状に形成することもできる。

・上記実施形態では、流体室１３を薬液等の誘電体流体で満たしたが、流体室１３を空気等の気体で満たしたり、流体室１３を真空にしたりすることもできる。

・上記実施形態では、スプール弁２０を有する弁装置１０に変位センサ３０を適用したが、ポペット弁等、その他の型式の弁を有する弁装置に変位センサ３０を適用することもできる。また、弁に限らず、その他の計測対象の変位を、変位センサ３０により計測することもできる。

・図１３に示すように、筒状部材３３には、連通孔３３ｃが形成されていてもよい。この連通孔３３ｃは、筒状部材３３の内側の空間（すなわち柱状部材３１と筒状部材３３との間に形成される空間：以下同様）と、筒状部材３３の外側の空間（すなわち筒状部材３３と静電シールド３７との間に形成される空間：以下同様）と、を連通させるように設けられている。かかる構成においては、筒状部材３３の内側の空間と、筒状部材３３の外側の空間と、の間での、流体等の授受が、良好に行われる。したがって、かかる構成によれば、筒状部材３３の内側の空間における誘電率の変化に起因する、スプール２２の変位の計測誤差の発生が、よりいっそう良好に抑制される。

ここで、連通孔３３ｃは、筒状部材３３の内側の空間における上端部に対応する位置に設けられていることが好ましい。特に、筒状部材３３の開口部（長手方向における貫通孔３３ｂとは反対側の端部、すなわち図１３における左側の端部に設けられた開口部）よりも底部３３ａの方が高くなるように、筒状部材３３の中心軸線が水平面に対して傾斜する場合がある。この場合、連通孔３３ｃは、筒状部材３３の内側の空間の、長手方向における貫通孔３３ｂ側の端部（上述の開口部とは反対側の端部）に対応する位置に設けられる。これにより、筒状部材３３の内側の空間に気体（気泡）が滞留することによる計測誤差の発生が、良好に抑制される。

・図１４及び図１５に示すように、固定電極４０Ａ，４０Ｂは、櫛歯状に形成されていてもよい。かかる構成においては、スプール２２の変位に伴う静電容量の変化がステップ状となる。よって、ステップ状あるいはパルス状の出力信号に基づいて、スプール２２の変位測定が行われる。したがって、かかる構成によれば、スプール２２の変位測定を、より簡略に行うことが可能となる。なお、この場合、固定電極４０Ａ，４０Ｂにおける櫛歯状電極を構成する、細線状の各電極パターンは、互いに同一の幅であってもよい。あるいは、複数の細線状の電極パターンのうちの一部について、幅が他のものと異なっていてもよい（かかる構成によれば、スプール２２の変位計測における原点検出あるいはキャリブレーションが、良好に行われ得る。）。

・図１６〜図１８に示すように、固定電極４０Ａ，４０Ｂは、柱状部材３１の中心軸線方向（長手方向）において互いに重ならないように設けられていてもよい。この場合、図１８に示すように、セラミックスや樹脂等の絶縁材料により形成された筒状部材１３３（図９参照）が用いられる。かかる構成においては、筒状部材１３３の内表面に形成された電極１３３ａと固定電極４０Ａとの間の静電容量と、電極１３３ａと固定電極４０Ｂとの間の静電容量と、の差により、スプール２２の変位が計測される。このため、かかる構成においては、補償電極４１，４２（図１等参照）を省略することが可能となる。

１０…弁装置、１１…第１本体、１２…第２本体、１２ａ…開口部、１３…流体室、２０…スプール弁、２２…スプール（計測対象）、３０…静電容量式変位センサ、３１…柱状部材（棒状部材）、３１ａ…端部、３１ｂ…露出部、３３…筒状部材（可動電極）、３７…静電シールド、３７ａ…端部、３７ｂ…張出部、３７ｃ…連通孔、３７ｄ…連通孔、４０Ａ…固定電極、４０Ｂ…固定電極、４１…補償電極（第１補償電極）、４２…補償電極（第２補償電極）、５１…低融点ガラス（絶縁材料）、５２…低融点ガラス（絶縁材料）、６１…容量測定回路（測定回路）、６２…スイッチ回路（切替回路）、６４…マイクロコンピュータ（算出部）、１１２…第２本体、１１２ａ…開口部、１３３…筒状部材、１３３ａ…電極（可動電極）、１３７…静電シールド、１３７ａ…端部、１４１…補償電極（第１補償電極）、１４１ａ…分岐部、１４２…補償電極（第２補償電極）、１４２ａ…分岐部、２３７…静電シールド、Ｔ１…補償電極端子（第１補償電極端子）、Ｔ２…補償電極端子（第２補償電極端子）、Ｔａ…固定電極端子、Ｔｂ…固定電極端子。

Claims (11)

1. 絶縁材料により形成された外表面部を有する棒状部材と、
   前記棒状部材における長手方向の一端から所定範囲を内部に挿入させ、計測対象の変位に伴って前記長手方向に移動する筒状部材と、
   前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に形成され、前記棒状部材を挟んで互いに対向する一対の固定電極と、
   前記固定電極及び前記計測対象から絶縁された状態で前記筒状部材に設けられ、前記一対の固定電極に対向する一繋がりの可動電極と、
   前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に形成され、前記可動電極と対向しない補償電極と、
   前記固定電極、前記可動電極、及び前記補償電極から絶縁された状態でそれら電極を覆い、接地されている静電シールドと、
   前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に形成され、前記固定電極の各々に接続されて前記静電シールドの外部まで、前記静電シールドから絶縁された状態で前記長手方向へ延びる固定電極端子と、
   前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に形成され、前記補償電極に接続されて前記静電シールドの外部まで、前記静電シールドから絶縁された状態で前記長手方向へ延びる補償電極端子と、
   を備えることを特徴とする静電容量式変位センサ。
2. 前記静電シールドは、前記補償電極に向けて近接する位置まで張り出す張出部を有している請求項１に記載の静電容量式変位センサ。
3. 前記固定電極、前記可動電極、前記補償電極、及び前記張出部に接する誘電体流体を貯留する流体室が、内部に形成されたセンサ本体を備え、
   前記静電シールドには、前記補償電極と前記張出部との間の空間を、前記長手方向において前記補償電極の両側で、前記流体室における前記静電シールドの外側の空間と連通させる連通孔が形成されている請求項２に記載の静電容量式変位センサ。
4. 前記長手方向において前記棒状部材の前記所定範囲と反対側の端部が、前記外表面部の外周に沿って絶縁材料により環状にシールされている請求項３に記載の静電容量式変位センサ。
5. 前記静電シールドは、前記長手方向に沿って延びて前記センサ本体の開口部に露出しており、
   前記長手方向において前記棒状部材の前記所定範囲と反対側の端部と、前記静電シールドとの間が前記絶縁材料によりシールされている請求項４に記載の静電容量式変位センサ。
6. 前記棒状部材の全体が絶縁材料により形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電容量式変位センサ。
7. 前記筒状部材の全体が導電材料により形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の静電容量式変位センサ。
8. 前記固定電極端子及び前記補償電極端子は、前記長手方向に延びるとともに互いに近接して配置されており、
   前記固定電極及び前記補償電極は、前記外表面部の周方向へ延びている請求項１〜７のいずれか１項に記載の静電容量式変位センサ。
9. 前記長手方向において前記棒状部材の前記所定範囲側の端部には、前記外表面部が露出した露出部が設けられている請求項１〜８のいずれか１項に記載の静電容量式変位センサ。
10. 前記補償電極は第１補償電極であり、
    前記補償電極端子は第１補償電極端子であり、
    前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に前記第１補償電極よりも大きく形成され、前記可動電極と対向しない第２補償電極と、
    前記棒状部材の前記外表面部上に薄膜状に形成され、前記第２補償電極に接続されて前記静電シールドの外部まで、前記静電シールドから絶縁された状態で前記長手方向へ延びる第２補償電極端子と、
    ２つの電極の間での静電容量を測定する測定回路と、
    前記第１補償電極端子及び前記静電シールドを前記測定回路に接続する第１状態と、前記第２補償電極端子及び前記静電シールドを前記測定回路に接続する第２状態と、前記固定電極の各々に接続された前記固定電極端子を前記測定回路に接続する第３状態と、を切り替える切替回路と、
    前記第１状態、前記第２状態、及び前記第３状態において、前記測定回路によりそれぞれ第１静電容量、第２静電容量、及び第３静電容量を測定させ、前記第１静電容量と前記第２静電容量との差分、及び前記第１静電容量と前記第３静電容量との差分に基づいて、前記計測対象の変位を算出する算出部と、
    を備える請求項１〜９のいずれか１項に記載の静電容量式変位センサ。
11. 前記第１補償電極及び前記第２補償電極は、それぞれ前記外表面部の周方向へ延びる複数の分岐部を有しており、
    前記第１補償電極の前記分岐部と前記第２補償電極の前記分岐部とは、前記長手方向において互い違いに配置されている請求項１０に記載の静電容量式変位センサ。

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