JPH02263133A - 静電容量式圧力検出器 - 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、圧力に応じて変位する１個のダイヤフラム
とこのダイヤフラムの各側に配設された固定電極との間
にそれぞれ形成される静電容量に基づいて圧力が測定さ
れる単ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器であって
、とくにダイヤフラムと各固定電極との周縁接合部にお
ける静電容量の影響を除去するようにして検出信号の直
線化を図った静電容量式圧力検出器、および中央電極の
両側に設けられた２個のダイヤフラムを有する双ダイヤ
フラム形の検出器であって、とくに各ダイヤフラムと各
固定電極との周縁接合部における静電容量の影響を除去
するようにして検出信号の直線化を図った静電容量圧力
検出器に関する。

【従来の技術】

圧力に応じて変位する１個のダイヤフラムとこのダイヤ
フラムの各側に配置された固定電極との間にそれぞれ形
成される静電容量に基づいて圧力が測定される単ダイヤ
フラム形の静電容量式圧力検出器は、例えば米国特許筒
２，９９９，３８６号明細書に開示されている。 第１３図はかかる従来の単ダイヤフラム形静電容量式圧
力検出器の要部の構成を示す断面図である。 この第１３図において、６９はシリコンから成るダイヤ
フラムであり、６１．６２は所定の厚さを有するガラス
接合部６７、６８を介してダイヤフラム６９に接合され
た固定電極である。６５はダイヤフラム６９と固定電極
６１との間に形成された空隙、６６はダイヤフラム６９
と固定電極６２との間に形成された空隙である。６３は
固定電極６１にあけられて空隙６５に圧力Ｐ１を導く圧
力導入孔、６４は固定電極６２にあけられて空隙６６に
圧力Ｐ２を導く圧力導入孔である。 ダイヤフラム６９と固定電極６１とによって第１のコン
デンサが形成され、このコンデンサの静電容量Ｃ６１が
リードピンＡＩ、　Ａ３を介して取出される。 また、ダイヤフラム６９と固定電極６２とによって第２
のコンデンサが形成され、このコンデンサの静電容量Ｃ
６２がリードピンＡ２．　Ａ３を介して取出される。な
お、６１ａ、６２ａ、６９ａばそれぞれ導体板である。 そして今、圧力ＰＩ、Ｐ２がダイヤフラム６９に作用す
ると、その差圧（Ｐｉ〜Ｐ２）に応じてダイヤフラム６
９が変位し、この変位に応じて静電容量Ｃ６１゜Ｃ６２
が変化し、この変化に基づいて差圧を測定することがで
きる。 なお、第１３図に示した圧力検出器は通常は圧力ＰＩ、
Ｐ２を受圧する二つのシールダイヤフラムによって密閉
されたハウジング内に収納され、かつ、このハウジング
内に圧力伝達用の非圧縮性流体たとえばシリコーンオイ
ルが封入される。それゆえ、空隙６５．６６ならびに導
圧孔６３．６４にはシリコーンオイルが充填されること
になる。 双ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器は、特公昭５
８−２９８６２号公報に開示されている。 第１５図はかかる双ダイヤフラム形の静電容量式圧力検
出器の従来例の要部の断面図で、同図において要部であ
る検出部は、中央電極１２３、その各側にこれと対称的
に配設されるダイヤフラム１２７゜固定電極１２１、お
よびダイヤフラム１２８．固定電極１２２からなる。な
お、名称の同じ各部材は部材としては同一である。 中央電極１２３は、その外周に導体板１２３ａが設けら
れ、両方の各側にダイヤフラム１２７．１２Ｂが周縁部
でガラス接合部１３１　、１３２を介して接合される。 このガラス接合部１３１，１３２には、それぞれ１箇所
に中空部１３１ｈ、　１３２ｈがあけられている。した
がって、ダイヤフラム１２７．１２８と中央電極１２３
との各対向間隙は、ガラス接合部１３１１３２の厚さと
同しである。 ダイヤフラム１２７，１２８のそれぞれ他方の側には固
定電極１２１，１２２が接合され、ダイヤフラム１２７
と固定電極１２１　との間、ダイヤフラム１２８と固定
電極１２２との間にはそれぞれ空間が設けられる。 また、固定電極１２１　、１２２は、その中心部を貫通
して圧力導入孔１２１ｈ、１２２ｈがあげられ、外周面
に導体板１２１ａ、　１２２ａを設ける。導体板１２１
ａ、　１２２ａ、　１２３ａには、それぞれリードピン
ＡＩ、Ａ２．Ａ３が接触し、これらのリードビンによっ
て後述するように静電容量が取り出される。 ダイヤフラム１２７の右側空間Ｕ１には、固定電極１２
１の圧力導入孔１２１ｈを通して圧力Ｐ１が作用し、ダ
イヤフラム１２７．中央電極１２３間の空間ｔＪ２、中
央電極１２３．ダイヤフラム１２８間の空間Ｕ３、およ
びダイヤフラム１２８．固定電極１２２間の空間Ｕ４に
は、固定電極１２２の圧力導入孔１２２ｈ、ガラス接合
部１３１，１３２の中空部１３１ｈ、１３２ｈを通して
圧ノＪＰ２が作用する。したがって、圧力差（Ｐ２−Ｐ
Ｉ）によってダイヤフラム１２７は変位するが、ダイヤ
フラム１２８は変位しない。 なお、第１５図に示した圧力検出器は、通常は圧力Ｐｉ
、Ｐ２を受圧する２つのシールダイヤフラムによって密
閉されたハウジングまたはＰ２のみを受圧する１つのシ
ールダイヤフラムによって密閉されたハウジング内に収
納され、かつ、このハウジング内に圧力伝達用の非圧縮
性流体たとえばシリコーンオイルが封入される。 ところで、第１５図に示した検出部は、いわゆる双ダイ
ヤフラム形で、この形の検出部の特徴は、■測定すべき
各圧力の媒体が異なっていても測定が可能である、たと
えば空間Ｕｌを充填する媒体がＭ、空間Ｕ２．Ｕ３．Ｕ
４を充填する媒体がＮであり得る、■温度変化による影
響を抑制、補償することが容易に可能である、ことなど
である。 第１６図は従来例での静電容量の等価回路図である。第
１５図における固定電極１２１と中央電極１２３との間
に形成される静電容量、言いかえれば、リードピンＡＬ
Ａ３によって取り出される静電容量は、■中央電極１２
３の右側表面とダイヤフラム１２７との対向間隙を介し
て形成される静電容量、Ｃ。 ／（１−Δ／ｄ）、■固定電極１２１　とダイヤフラム
１２７と中央電極１２３との周縁部を介して形成される
静電容量Ｃ１３１、が並列接続されたものである。 なお、ｄはダイヤフラム１２７に作用する差圧（Ｐ２−
Ｐｉ）が零のときの、中央電極１２３の右側表面とダイ
ヤフラム１２７との対向間隙、Ｃｏは同じくその間の静
電容量、Ｃ１３１はガラス接合部１３１の厚さ方向に係
る静電容量である。また、Ｐ２がＰｌより大きいとする
。 同様に、リードビンＡ２．Ａ３間の静電容量は、中央電
極１２３の左側表面とダイヤフラム１２８との間の静電
容量Ｃｏと、ガラス接合部１３２の厚さ方向の静電容量
Ｃ１３２との並列接続されたものである。

【発明が解決しようとする課題】

以上説明したように、従来の単ダイヤフラム形の検出器
では、たとえばダイヤフラム６９と固定電極６１との間
には実際には二つのコンデンサが形成されている。一つ
のコンデンサはダイヤフラム６９空隙６５−固定電極６
１によって形成されており、その静電容量は周知のよう
に、Ｃｏ／（１−Δ／ｄ）で表される。ただし、ｃｏ　
＝差圧（Ｐ２−Ｐｌ）が零のときの静電容量、Δ：差圧
（Ｐ２−ＰＬ）によるダイヤフラム６９の右方向への変
位、ｄ：差圧（Ｐ２−Ｐｌ）が零のときの空隙６５の厚
さ、である。なお一般に、Ｐ２　＞ＰＩであるとする。 他の一つのコンデンサはダイヤフラム６９−ガラス接合
部６７−固定電極６１によって形成されており、その静
電容量Ｃ６７はダイヤフラム６９の変位とは無関係に定
まる容量で、詳しくは後述するように測定上有害なもの
である。 また、ダイヤフラム６９と固定電極６２との間にも二つ
のコンデンサが形成されており、一方のダイヤフラム６
９−空隙６６−固定電極６２によって形成されたコンデ
ンサの静電容量はＣｏ／（１＋Δ／ｄ）で表される。他
方のダイヤフラム６９−ガラス接合部６８−固定電極６
２によって形成されたコンデンサの静電容量Ｃ６８は先
程の静電容ＩＣ６７と同様にダイヤフラム６９の変位と
は無関係に定まり、測定上有害である。 そして、前記の各静電容量は等価的には第１４図のよう
に接続されているとみなせる。この第１４図において、
リードピンＡｌ−Ａ３間から見た静電容量は、Ｃｏ／（
１−Δ／ｄ）＋Ｃ６７、リードピンＡ２−Ａ３間から見
た静電容量は、Ｃｏ／（１＋Δ／ｄ）＋Ｃ６８で表され
る。 次に、静電容１１ｃ６７、　Ｃ６Ｂが静電容量Ｃｏ　／
（ｌ−Δ／ｄ）、Ｃｏ／（１＋Δ／ｄ）に対して測定上
有害であることについて具体的に説明する。 すなわち、−例として、ダイヤフラム６９および固定電
極６１．６２が一辺の長さ９ｍｍの正方形体から成り、
空隙６５．６６が直径７ｍｍの円形体から成り、空隙６
５．６６にシリコーンオイルが封入され、かつガラス接
合部６７、６８が日本電気ガラス（ｌ勾製のガラス接着
剤５Ｍ−３６Ａから成るとすると、詳しい計算過程は省
略するが、静電容量Ｃｏ　：　７５．２Ｈｐ　Ｆ）、Ｃ
６７＝　Ｃ６８：　１５０．５０　（Ｐ　Ｆ　）である
。なお、空隙６５、６６の厚さおよびガラス接合部６７
、６８の厚さはそれぞれ１２μｍとし、シリコーンオイ
ルの比誘電率は２．６５、上記５Ｍ−３６Ａの比誘電率
は４．８、真空誘電率は８．８５　ｘ　１０−　”であ
るとする。この説明から明らかなように、測定に関係す
る静電容量Ｃｏに対して、測定に関与しない静電容量Ｃ
６７Ｃ６Ｂは約２倍の大きさであり、測定上好ましくな
い。 さて、よく知られているように、Ｃ６７、Ｃ６８がＣｏ
に比べて無視できる程度に小さいときには、Ｃｌ０＝Ｃ
ｏ　／　（１−Δ／　ｄ　）、　Ｃ２０＝　Ｃｏ　／　
（１＋Δ／ｄ）のように一対の静電容量ＣＩＯ，Ｃ２０
が差動的に変化するため、次の演算式によってダイヤフ
ラム変位Δに比例する信号Ｆを得るようにしている。 Ｆ　＝　（Ｃｌ０−　Ｃ２０）　／　（Ｃ１０＋　Ｃ２
０）−Δ／ｄ しかしながら、第１３図の例の場合には、Ｃ６７゜Ｃ６
ＢはＣｏの約２倍であるから、差圧（ＰＩ−Ｐ２）に対
する信号Ｆは上式のようにはならず、Δ／ｄの高次項が
発生して直線性は著しく悪化することになる。なお、Ｃ
６７、Ｃ６ＢをＣｏに比べて無視できる程度に小さくす
るために、空隙６５．６６における電極面積を極めて太
きくず方法もあるが、このようにした場合には圧力検出
器全体の構成寸法が極めて大きくなり、好ましくない。 次に、従来の双ダイヤフラム形の検出器においてはＣ１
３１，Ｃ１３２はＣｏに比べて少なくとも無視できる程
には小さくないから、周知の方法、つまりリードピンＡ
１．Ａ３間の合成静電容量をＣＩＯ、リードピンＡ２．
Ａ３間の合成静電容量をＣ２０としたとき、Ｆ＝　（Ｃ
ＩＯ−Ｃ２０）　／ＣＩＯで与えられる信号Ｆを回路的
に得る方法によって、ダイヤフラム２７の変位Δ、つま
り差圧（ＰＩ−Ｐ２）に比例する検出信号を得ることは
できない。 従って、この発明の目的は、従来の単ダイヤフラム形の
静電容量式圧力検出器がもつ以上の問題点を解消し、ダ
イヤフラ１１と各固定電極との周縁接合部における静電
容量の影響を除去するようにして検出信号の直線化を図
った静電容量式圧力検出器を提供することにある。 また、この発明の目的は、従来の双ダイヤフラム形の静
電容量式圧力検出器がもつ以上の問題点を解消し、双ダ
イヤフラムのそれぞれと各固定電極との周縁接合部にお
ける静電容量の影響を除去するようにして検出信号の直
線化を図った静電容量式圧力検出器を提供することにあ
る。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本発明に係る第１の単ダイ
ヤフラム形の静電容量式圧力検出器は、圧力に応じて変
位するダイヤフラムとこのダイヤフラムの各側に配設さ
れた固定電極との間にそれぞれ形成される静電容量に基
づいて前記圧力が測定される検出器において、 前記各固定電極は、 前記ダイヤフラムの中央部表面に近接対向する突出部を
中央部にもちかつ前記圧力用導入孔を設ける電極本体と
； この電極本体の前記突出部の側の周縁部に前記突出部を
囲む形で接合され、かつこの接合部と逆側の端面で前記
ダイヤフラムの周縁部と接合され絶縁材料からなる支持
体と；を備える。 次に、第２の単ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器
は、 圧力に応じて変位するダイヤフラムとこのダイヤフラム
の各側に配設された固定電極との間にそれぞれ形成され
る静電容量に基づいて前記圧力が測定される検出器にお
いて、 前記各固定電極は、 一方の端面が前記ダイヤフラムの中央部表面に近接対向
しかつ前記圧力用導入孔を設ける中心電極体と； この中心電極体の外周面に接合される環状絶縁体と； この環状絶縁体の外周面に接合され、一方の端面で前記
ダイヤフラムの周縁部と絶縁的に接合される環状導体と
； を備え、前記ダイヤフラムと前記各環状導体とが電気的
に接続される。 また、第３の単ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器
は、 圧力に応じて変位するダイヤフラムとこのダイヤフラム
の各側で周縁部同士が絶縁的に接合された固定電極との
間にそれぞれ形成される静電容量に基づいて前記圧力が
測定される検出器において、前記ダイヤフラムと前記各
固定電極との前記周縁接合部におけるのと同じ温度特性
の静電容量をもつ補正用コンデンサを備え、 この補正用コンデンサの静電容量によって、前記ダイヤ
フラムと前記各固定電極との前記周縁接合部における静
電容量の影響分が除去される。 また、本発明に係る双ダイヤフラム形の静電容量式圧力
検出器は、 中央電極と、この中央電極の各側に絶縁的に接合される
第１．第２の各ダイヤフラムと、この第１゜第２各ダイ
ヤフラムと前記接合の反対側でそれぞれ導通的に接合さ
れこの第１．第２各ダイヤフラムとの間にそれぞれ空間
を形成する第１．第２の各固定電極とを具備し、前記中
央電極と前記第１゜第２各固定電極との間にそれぞれ形
成される静電容Ｎに基づいて、前記第２ダイヤフラムの
両側の空間と前記第１ダイヤフラムの前記中央電極の側
の空間とに導入される一方の圧力と、前記第１固定電極
と前記第１ダイヤフラムとの間の空間に導入される他方
の圧力との差圧が測定される検出器において、 前記中央電極は、 電極基板と； この電極基板の各側に接合される絶縁板と；この各絶縁
板の外側の中央部に接合されかつ前記電極基板と電気的
に接続される導通板と；を備える。

【作　用】

第１の単ダイヤフラノ、形の静電容量式圧力検出器では
、ダイヤフラムと各電極本体との間に形成される静電容
量の内で、ダイヤフラム周縁部および支持体を経由して
形成される静電容量と、ダイヤフラムの中間部を経由し
て形成される静電容量とがそれぞれ、ダイヤフラムの中
央部を経由して形成され差動的に変化して圧力に関して
直線特性をもつようになし得る静電容量に比べて無視で
きる程度に小さくなし得る。 第２の単ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器では、
ダイヤフラムと各中心電極体との間に形成される静電容
量の内で、ダイヤフラム周縁部。 環状導体および環状絶縁体を経由して形成される静電容
量が、ダイヤフラムの中央部を経由して形成され差動的
に変化して圧力に関して直線特性をもつようになし得る
静電容量に比べて無視できる程度に小さくなし得る。 第３の単ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器では、
ダイヤフラムと各固定電極との間に形成される静電容量
の内で、ダイヤフラム周縁部を経由して形成される静電
容量が、補正用コンデンサの静電容量によって除去され
、ダイヤフラムの中央部を経由して形成され差動的に変
化して圧力に関して直線特性をもつようになし得る静電
容量だけになし得る。 また、双ダイヤフラム形の検出器においては、第１．第
２の各固定電極と電極基板との間にそれぞれ形成される
静電容量の内で、電極基板、各絶縁板および各ダイヤフ
ラムの周縁部をそれぞれ経由して形成される静電容量と
、電極基板、各絶縁板および各ダイヤフラムの中間部を
それぞれ経由して形成される静電容量とがそれぞれ、電
極基板。 各導通板および各ダイヤフラムの中央部をそれぞれ経由
して形成され差圧に関して直線特性をもつようになし得
る静電容量に比べて無視できる程度に小さくなし得る。

【実施例】

本発明に係る静電容量式圧力検出器の実施例について、
以下に図面を参照しながら説明する。 第１図は本発明による単ダイヤフラム形の静電容量式圧
力検出器の第１実施例の要部の断面図で、同図において
要部である検出部は、ダイヤフラム９と、その各側にこ
れと対称的に配設される固定電極Ｌ　　２からなる。固
定電極１，２は主として、それぞれ電極本体３．４およ
び支持体５，６からなる。名称の同じ各部材は部材とし
ては同一であるから、以下の説明はとくに断らない限り
、一方の固定電極１の側で代表させる。 電極本体３は中央部に突出部を有する厚板状部材で、中
心部を貫通して圧力導入孔３ｈがあけられ、外周面に導
体板１ａを設ける。支持体５は絶縁材料からなる環状部
材で、一方の端面で電極本体３の周縁部に、先程の突出
部を囲む形で接合される。電極本体３の突出部表面と支
持体５の自由端面とは同一平面上にある。固定電極１は
、ダイヤフラム９の右側表面にガラス接合部７を介して
接合される。したがって、ダイヤフラム９の右側表面と
電極本体３の突出部表面との間隙は、ガラス接合部７の
厚さと同じである。ダイヤフラム９の右側空間には圧力
Ｐ１が作用する。ダイヤフラム９の外周面には導体板９
ａが設けられる。導体板１ａにはリードピンＡ１が、導
体板９ａにはり−ドビンＡ３がそれぞれ接触し、リード
ピンＡＩ。 Ａ３によって後述するように固定電極ｌ、ダイヤフラム
９間に形成される静電容量が取り出される。 なお、他方の固定電極２に係るガラス接合部、導体板、
リードピンの各符号は、８．２ａ、Ａ２である。 第２図は第１実施例において固定電極１の側で形成され
る静電容量の模式図である。固定電極１とダイヤフラム
９との間に形成される静電容量、言いかえれば、リード
ピンＡＩ　、Ａ３によって取り出される静電容量は、■
電極本体３の突出部表面とダイヤフラム９との対向間隙
を介して形成される静電容量、Ｃｏ／（１−Δ／ｄ）、
■電極本体３の中間部表面とダイヤフラム９との対向間
隙を介して形成される静電容（ＪＣｍ、■支持体５の静
電容量Ｃ５、が並列接続されたものである。なお、ｄは
ダイヤフラム９に作用する差圧（Ｐ２−ＰＬ）が零のと
きの、電極本体３の突出部表面とダイヤフラム９との対
向間隙、Ｃｏは同じくその間の静電容量、Ｃ５は支持体
５の厚さ方向に係る静電容量である。導体板９ａを第１
図示の如くガラス接合部７を被うように設けることによ
って、ガラス接合部の静電容量は存在しなくなる。また
、Ｐ２はダイヤフラム９の左側に作用する圧力で、Ｐ２
がＰｌより大きいとする。 第３図は第１実施例における静電容量の等価回路図で、
第２図に示した内容と同一である。ここで、Ｃ６，Ｃｎ
はそれぞれＣ５，Ｃｍに対応する静電容量で、値が同一
であるとする。いま、Ｃ５，Ｃ６゜Ｃｍ、ＣｎをＣｏに
比べて充分小さく選択することによって、リードビンＡ
Ｉ、Ａ３間、Ａ２．Ａ３間の各静電容量をＣ１，Ｃ２と
すると、 Ｃ１＝Ｃｏ　／　（１−Δ／ｄ） Ｃ２＝Ｃｏ　／　（１十Δ／ｄ） が近似的に成立する。例えば、電極本体３の突出部の外
径を５．８ｍｍとし、支持体５，６を比誘電率５．８の
セラミックスで形成して、その内径を６．７ｍｍ、厚さ
を２ｍｍとすると、Ｃ５＝Ｃ６＝１．１８ｐＦ、Ｃｍ　
＝Ｃｎ　＝Ｑ、１０３ｐＦ　、　Ｃｏ　＝５１．６ｐＦ
、となり、上記の２つの式が成立するとして差しつかえ
ない。 なお、Ｃ２の方の分母にある十符号は、ダイヤフラム９
が電極本体４の突出部表面から離れる方向に変位するこ
とを示す。 したがって、既に従来例のところで説明したように、ダ
イヤフラム９の変位Δ、つまり差圧（Ｐ２ＰＬ）に比例
する検出信号を得ることができる。 次に、本発明に係る静電容量式圧力検出器の第２の実施
例について、以下に図面を参照しながら説明する。第４
図は第２実施例の要部の断面図で、同図において要部の
検出部は、ダイヤフラム１９と、その各側にこれと対称
的に配設される固定電極１１１２からなる。固定電極１
１．１２は主として、それぞれ中心電極体１３．１４、
環状絶縁体１５Ａ、　１６Ａおよび環状導体１５Ｂ、１
６Ｂからなる。名称の同じ各部組は部材としては同一で
あるから、以下の説明はとくに断らない限り、一方の固
定電極１１の側で代表させる。 中心電極体１３は大、水工つの直径の部分からなる２段
用柱状体で、中心部を貫通して圧力導入孔１３ｈがあけ
られ、大直径部分の外周面に環状絶縁体１５Ａがその内
周面で接合され、この環状絶縁体１５Ａの外周面に環状
導体１５１１がその内周面で接合される。中心電極体１
３の小直径部分の外周面に導体板１３ａが設ジノられる
。中心電極体１３．環状絶縁体１５Ａおよび環状導体１
５Ｂの各左側の端面ば同一平面」−にある。固定電極１
１は、ダイヤフラム１９の右側表面にガラス接合部１７
を介して接合される。 したがって、ダイヤフラム１９の右側表面と中心電極体
１３の左側表面との間隙は、ガラス接合部１７の厚さと
同じである。 ダイヤフラム１９の右側空間には圧力Ｐ１が作用する。 ダイヤフラム１９の外周面と環状導体１５Ｂ。 １６Ｂとをつなく形で導体板１９ａが設けられる。導体
板１３ａにはリードピンＡ１が、導体板１９ａにはリー
ドピンＡ３がそれぞれ接触し、リードピンＡＩ、Ａ３に
よって後述する固定電極１１．ダイヤフラム１９間に形
成される静電容量が取り出される。 なお、他方の固定電極１２に係るガラス接合部、導体板
、リードピンの各符号は、１８．１４ａ、　Ａ２である
。 第５図は第２実施例において固定電極１１の側で形成さ
れる静電容量の模式図である。固定電極１１とダイヤフ
ラム１９との間に形成される静電容量、言いかえれば、
リートピンΔ１．Ａ３によって取り出される静電容量は
、■中心電極体１３の左側端面とダイヤフラム１９との
対向間隙を介して形成される静電容量、Ｃｏ／（１−Δ
／ｄ）、■中心電極体１３．環状絶縁体１５Δ、環状導
体１５Ｂを介して形成される静電容量Ｃ１５−が並列接
続されたものである。なお、Ｃ１５は環状絶縁体１５Ａ
の直径方向の厚さについての静電容量である。その他の
符号は、いずれも第１実施例におけるのと同じである。 第６図は第２実施例における静電容量の等価回路図で、
第５図に示した内容と同一である。ここで、Ｃ１６はＣ
１５に対応する静電容量で、その値は同じである。いま
、Ｃ１５，Ｃ１６をＣｏに比べて非常に小さく選択する
ことにより、リードピンＡｌＡ３間、Ａ２．Ａ３間の各
静電容量をＣ１ｌ、　　Ｃ１２とすると、 Ｃ１１＝Ｃｏ　／　（１−Δ／ｄ） Ｃ１１＝Ｃｏ　／　（１＋Δ／ｄ） が近似的に成立する。なお、ＣＩ２の方の分母にある十
符号は、ダイヤフラム１９が中心電極体１４の右側表面
から離れる方向に変位することを示す。したがって、既
に説明したように、ダイヤフラム１９の変位Δ、つまり
差圧（Ｐ２−ＰＬ）に比例する検出信号を得ることがで
きる。 また次に、本発明に係る静電容量式圧力検出器の第３の
実施例について、以下に図面を参照しながら説明する。 第７図は第３実施例の要部の断面図で、同図において要
部である検出部は、検出部本体と、これに付設される補
正用コンデンサとからなる。検出部本体は、ダイヤフラ
ム２９と、その各側にそれぞれガラス接合部２７　、２
８を介して接合される固定電極２Ｌ２２からなる。補正
用コンデンサ３０は、環状のガラス接合部３３を挟んで
その各側に接合されるドーナツ状の電極３Ｌ　３２から
なる。 補正用コンデンサ３０は、固定電極２２と電極３１との
、環状絶縁体２３を介しての接合によって付設される。 検出部本体の固定電極２Ｌ２２には、その中心部を貫通
して圧力導入孔２１ｈ、２２ｈがあけられ、また外周面
にはそれぞれ導体板２１ａ、　２２ａが設けられる。 また、補正用コンデンサ３０の電極３Ｌ　３２それぞれ
の外周面には、導体板３１ａ、　３２ａが設けられる。 ダイヤフラム２９の右側表面と固定電極２１の左側表面
との間隙は、ガラス接合部２７の厚さと同じである。同
様に、ダイヤフラム２９の左側表面と固定電極２２の右
側表面との間隙は、ガラス接合部２８の厚さと同じで、
この場合にはガラス接合部２７．２８の厚さは等しい。 ダイヤフラム２９の右側空間には圧力Ｐ１が、また左側
空間には圧力Ｐ２がそれぞれ作用する。ダイヤフラム２
９の外周面に導体板２９ａが設けられる。 検出部本体側の導体板２１ａにはリードピンＡ１が、導
体板２２ａにはリードピンＡ２が、導体板２９ａにはリ
ードピンＡ３がそれぞれ接触し、リードピンＡ１．Ａ３
によって固定電極２１．ダイヤフラム２９間に形成され
る静電容量Ｃ２１が、リードピンＡ２゜Ａ３によって固
定電極２２．ダイヤフラム２９間に形成される静電容量
Ｃ２２がそれぞれ取り出される。 また、補正用コンデンサ３０側の導体板３１ａにはリー
ドピンＡ４が、導体板３２ａにはリードピンＡ５がそれ
ぞれ接触し、リードピンＡ４．Ａ５によって電極３Ｌ３
２間に形成される静電容量Ｃ３０が取り出される。 第８図は第３実施例における静電容量の等価回路図であ
る。ここで、Ｃ２７，Ｃ２Ｂは、ガラス接合部２７　、
２８を誘電体として形成される静電容量で、その値は同
じであるとする。また、補正用コンデンサ３０の静電容
量をＣ３０とすると、Ｃ３０＝２・Ｃ２７＝２・０２Ｂ
になるように選択され、かつ環状絶縁体２３の静電容量
は非常に小さく選択される。 しかも、Ｃ３０，Ｃ２７，Ｃ２８は、いずれもガラス接
合部であるから、その温度特性を同じにすることができ
る。また、その他の符号は、いずれも第１実施例、第２
実施例におけるのと同じである。 さて、従来例で説明したように、Ｃ２７，Ｃ２８は、い
ずれもＣｏに比べて無視できない程度の値であるから、
この検出部本体だけでは、ダイヤフラム２９の変位Δ、
つまり差圧（Ｐ２−ＰＬ）に比例する検出信号を得るこ
とはできない。そこで、補正用コンデンサ３０が、次に
詳しく説明するように、比例する検出信号を得るために
機能する。 第９図は第３実施例における、差圧に比例する検出信号
を得るための検出回路図である。第９図において、４０
は定電流回路、４Ｌ４２，４３はいずれも整流器、４４
は差動増幅器、ＴＩ、Ｔ２．Ｔ３はいずれもトランス、
ＲＬＲ２はいずれも直流電圧取出し用の抵抗である。ト
ランスＴＩ、Ｔ２はともに同位相で、この位相に対して
トランスＴ３のそれは逆になっている。 さて、それぞれ直列接続された抵抗Ｒ１，静電容量Ｃ２
１，整流器４１．トランスＴｌと、抵抗Ｒ２，静電容量
Ｃ２２，整流器４２．トランスＴ２と、静電容量Ｃ３０
，整流器４３．トランスＴ３とが並列接続され、この並
列回路に定電流回路４０から一定電流が供給され、その
ときの抵抗Ｒ１，Ｒ２の各両端電圧Ｖｌ、Ｖ２が差動増
幅器４４に入力される。この差動増幅器４４の出力Ｖｏ
が求めるべき検出信号になる。 Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３０を流れる電流を、Ｎ、Ｊ２．Ｊ
３、各トランスから供給される交流電圧、その周波数を
Ｅ、ｆ、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ１とすると、Ｊｌ冨ｆ　−Ｃ２
１・Ｅ Ｊ２＝ｆ−Ｃ２２・　Ｅ Ｊ３＝ｆ−Ｃ３０・　Ｅ したがって、ｋを定数とすると、 Ｖｏ　＝ｋ　（Ｖｌ　−Ｖ２　） ＝ｋ　ｆ　Ｒ−Ｅ　（Ｃ２１−Ｃ２２）　　・・・（１
）定電流回路４０からの一定電流をＪｏとすると、Ｊｏ
　＝Ｊ１　＋Ｊ２−Ｊ３ −ｆ　Ｅ　（Ｃ２Ｈ−Ｃ２２−Ｃ３０）　　・・・（２
）Ｊｏは定数であるから、（１）、　（２）式からｆを
消去すると、 Ｖｏ　＝ｃ（Ｃ２１Ｃ２２）　／（Ｃ２１＋　Ｃ２２−
Ｃ３０）　−（３）但し、ｃ＝ｋＲＪ。 ここで、 Ｃ２１＝Ｃ２７＋Ｃｏ　／　（１−Δ／ｄ）Ｃ２２＝Ｃ
２Ｂ十Ｃ，ｏ　／　（１＋Δ／ｄ）Ｃ３０＝２・Ｃ２７
＝２・Ｃ２８ であるから、 Ｖｏ＝ｃΔ／ｄ　　　　　　　　　　・・・・・・（４
）となり、Ｖｏは　Ｃ２７，Ｃ２８の影響は全く受けな
いことになる。しかも、Ｃ３０，Ｃ２７，Ｃ２Ｂはいず
れも近接して設置され、同一温度にあると見なせるから
、周囲温度が変化しても Ｃ３０＝２・Ｃ２７＝２・Ｃ２８ の関係が成り立ち、したがって、（４）式も成り立つこ
とになる。言いかえれば、検出信号は、周囲温度が変化
しても、ダイヤフラム２９の変位量Δ、つまり差圧（Ｐ
２−ＰＩ　）と直線特性をもつ。 次に、本発明に係る双ダイヤフラム形の静電容量式圧力
検出器の実施例について説明する。第１０図はこの実施
例の要部の断面図で、同図において要部である検出部は
、中央電極１０３、その各側にこれと対称的に配設され
るダイヤフラム１０７．固定電極１０１、およびダイヤ
フラム１０８．固定電極１０２からなる。なお、名称の
同じ各部材は部材としては同一である。 中央電極１０３は、電極基板１０４と、その各側に接合
された絶縁板１０５，１０６と、導通部１０９とからな
る。この導通部１０９は、中央の導通管１０９Ｃとその
各側の導通板１０９ａ、　１０９ｂとが一体化された部
材で、電極基板１０４と絶縁板１０５．１０６との中心
を貫通ずる形で設ＬＪられ、導通板１０９ａ、　１０９
ｂが絶縁板１０５．１０６の表面に出る。電極基板１０
４の外周に導体板１０３ａが設けられる。絶縁板１０５
，１０６の各側にダイヤフラム１０７．１０８が周縁部
でガラス接合部１１１１１２を介して接合される。この
ガラス接合部１１１１１２には、それぞれ１箇所に中空
部１１１ｈ、１１２ｈがあけられている。 ダイヤフラム１０７．１０８のそれぞれ他方の側には片
側に凹部をもつ固定電極１０１，１０２が導通的に接合
され、ダイヤフラム１０７と固定電極１０１との間、ダ
イヤフラム１０８と固定電極１０２との間にはそれぞれ
先程の凹部に相当する空間５ＬＳ４が設げられる。また
、固定電極１０１，１０２は、その中心部を貫通する圧
力導入孔１０１ｈ、１０２ｈを、また外周面に導体板１
０１ａ、　１２２ａを設ける。導体板１０１ａ、　１０
２ａ１０３ａには、それぞれリードピンＡｔ、Ａ２．Ａ
３が接触し、これらのリードピンＡＩ、Ａ２．Ａ３によ
って後述するように静電容量が取り出される。 ダイヤフラム１０７の右側空間Ｓ１には、固定電極１０
１の圧力導入孔１０１ｈを通して圧力Ｐ１が作用し、ダ
イヤフラム１０７．中央電極１０３間の空間Ｓ２、中央
電極１０３．ダイヤフラム１０８間の空間Ｓ３、および
ダイヤフラム１０８．固定電極１０２間の空間Ｓ４には
、固定電極１０２の圧力導入孔１０２ｈ、ガラス接合部
１１１，１１２の中空部１１１ｈ、１１２ｈを通して圧
力Ｐ２が作用する。したがって、ダイヤフラム１０７は
変位するが、ダイヤフラム１０８は変位しない。 第１１図はこの実施例において固定電極１０１の側で形
成される静電容量の模式図である。固定電極１０１　と
中央電極１０３との間に形成される静電容量、言いかえ
れば、リードピンＡＩ、Ａ３によって取り出される静電
容量は、■ダイヤフラム７の左側表面の中央部と導通部
１０９ａの表面との対向間隙を介して形成される静電容
量、Ｃｏ／（１−Δ／ｄ）、■ダイヤフラム１０７の中
間部の左側表面と絶縁板１０５との対向間隙を介して形
成される静電容量、つまり直列接続されたＣｐ、ＣｌＯ
３’、■ガラス接合部１１１．絶縁板１０５を介して形
成される静電容量、つまり直列接続されたＣＩＩＬ　Ｃ
ｌＯ３、が並列接続されたものである。なお、ｄはダイ
ヤフラム１０７に作用する差圧（ＰＩ−Ｐ２）が零のと
きの、ダイヤフラム７と導通部１０９ａとの対向間隙、
Ｃｏは同じくその間の静電容量である。Ｃｐ、ＣｌＯ３
’は、それぞれダイヤフラム１０７の中間部の左側表面
と絶縁板１０５の表面との間に形成される静電容量、絶
縁板１０５の厚さ方向の静電容量である。また、Ｃ１１
１はガラス接合部１１１の厚さ方向の静電容量、ＣｌＯ
３はガラス接合部１１１に対向した絶縁板１０５の厚さ
方向の静電容量である。なお、Ｐ２はダイヤフラム１０
９の左側に作用する圧力で、ＰｌがＰ２より大きいとす
る。 第１２図はこの実施例における静電容量の等価回路図で
、第２図に示した内容と同一である。ここで、Ｃｏはダ
イヤフラム１０８と導通部１０９ｂとの間の一定の静電
容量、ＣＱ＋　Ｃ１０６’は、それぞれダイヤフラム１
０８の中間部の左側表面と絶縁板１０６の表面との間に
形成される静電容量、絶縁板１０６の厚さ方向の静電容
量、Ｃ１１２はガラス接合部１１２の厚さ方向の静電容
量、Ｃ１０６はガラス接合部１１２に対向した絶縁板１
０６の厚さ方向の静電容量であいま、ＣｌＯ３，ＣｌＯ
３’、　　Ｃ１０６，Ｃ１０６”をＣ１１１゜Ｃ１１２
，Ｃｐ、　ｃｑに比べて非常に小さく選択することによ
って、リードピンＡＩ、Ａ３間、Ａ２．Ａ３間の各静電
容量Ｃ１，Ｃ２は、近似的に ＣＩ　＝Ｃｏ　／　（１−Δ／ｄ） Ｃ２＝Ｃ。 となる。例えば、ガラス接合部１１Ｌ１１２の内径を６
．７ｍｍ、厚さを１２μｍ　、絶縁板１０５．１０６比
誘電率５．８のセラミックスで形成し、その厚さを２　
ｍｍ。 導通板１０９ａ、　１０９ｂの外径を５．８ｍｍとする
と、ｃ１１１＝Ｃ１１２＝１９５．７ｐＦ　ＸＣｌＯ３
＝Ｃ１０６＝１．１８ρＦ１Ｃ１０５’＝Ｃ１０６’−
０，２２６８ｐＦ、　ｃｐ　＝ｃｑ　＝１７．２６８ｐ
ＦＳＣｏ　＝５１．６ｐＦとなる。従ッテ、ｃｌｌｌと
Ｃ１０５の合成値ＣＧＩはＣｃ＋＝１．１７３ｐＦ　、
　ＣｌＯ３’とｃｐの合成値ＣＧ２はＣｃｚ＝０．２２
４ｐＦ　、よって、Ｇｏに対する浮遊容量の合成値は、
Ｃｃ＋　＋　Ｃｃｚ８＝ｉ１．４ｐＦとなって、Ｃｏ　
＝５１．６ｐＰに比べて無視できる程度まで小さくなる
。したがって、周知の方法、Ｆ＝（ＣＩ　−ｃ２）／Ｃ
１で与えられる信号Ｆを回路的に得る方法によって、ダ
イヤフラム１０７の変位Δ、つまり差圧（ＰＩ−Ｐ２）
に比例する検出信号を得ることができる。 以上に説明したように、第１．第２の各固定電極と電極
基板との間にそれぞれ形成される静電容量の内で、電極
基板、各絶縁板および各ダイヤフラムの周縁部をそれぞ
れ経由して形成される静電容量と、電極基板、各絶縁板
および各ダイヤフラムの中間部をそれぞれ経由して形成
される静電容量とがそれぞれ、電極基板、各導通板およ
び各ダイヤフラムの中央部をそれぞれ経由して形成され
差圧に関して直線特性をもつ主静電容量に比べて無視で
きる程度に小さくなし得る。

【発明の効果】

この発明によれば、従来の技術に比べ次のようなすぐれ
た効果がある。 （１）単ダイヤフラム形の検出器においては、ダイヤフ
ラムと各固定電極との周縁接合部における静電容量の影
響を除去するようにして検出信号の直線化を図ることが
できる。 （２）　　とくに第３の単ダイヤフラム形の検出器によ
れば、従来の検出器に補正用コンデンサを付設する構成
をとるから、既設の検出器を簡単に改善できる。 （３）双ダイヤフラム形の検出器においては、双ダイヤ
フラムのそれぞれと各固定電極との周縁接合部等におけ
る静電容量の影響を除去して検出信号の直線化を図るこ
とができる。 （４）単ダイヤフラム形、双ダイヤフラム形いずれの静
電容量式圧力検出器においても、構造が簡単で製作しや
すく、信頼性向上と低コスト化とが図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の単ダイヤフラム形の静電容量式圧力検
出器の第１実施例の要部の断面図、第２図は第１実施例
において形成される静電容量の模式図、 第３図は第１実施例での静電容量の等価回路図、第４図
は単ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器の第２実施
例の要部の断面図、 第５図は第２実施例において形成される静電容量の模式
図、 第６図は第２実施例での静電容量の等価回路図、第７図
は単ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器の第３実施
例の要部の断面図、 第８図は第３実施例での静電容量の等価回路図、第９図
は第３実施例に適当される検出回路図、第１０図は本発
明に係る双ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器の実
施例の要部の断面図、第１１図はこの実施例において形
成される静電容量の模式図、 第１２図はこの実施例での静電容量の等価回路図、第１
３図は単ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器の従来
例における要部の断面図、 第１４図はこの従来例における静電容量の等価回路図、 第１５図は双ダイヤフラム形の静電容量式圧力検出器の
従来例の要部の断面図、 第１６図はこの従来例での静電容量の等価回路図である
。 符号説明 １．２、ｌＬ１２．２１．２２　　：固定電極、３．４
：電極本体、５，６：支持体、 ７．８．１７．１８．２７，２８　ニガラス接合部、９
、１９．２９：ダイヤフラム、 １３．１４　　：中心電極体、 １５Ａ、１６Ａ　　：環状絶縁体、１５Ｂ、１６Ｂ　　
：環状導体、２３：環状絶縁体、３０：補正用コンデン
サ、３１．３２：電極、３３ニガラス接合部、１０１．
１０２　　：固定電極、１０３：中央電極、１０４：電
極基板、１０５，１０６　　：絶縁板、１０７．１０８
　　：ダイヤフラム、１０９：導通部、１０９ａ、１０
９ｂ　　：　’Ｊ−通板、１０９ｃ　：　”１通管、Ｌ
ＬＬ１１２　ニガラス接合部。 Ａ２ Ａ３　Ａｌ 矛１３目 第１４図 第１５目 Ｇｏ／（１−跪） 第１６１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）圧力に応じて変位するダイヤフラムとこのダイヤフ
   ラムの各側に配設された固定電極との間にそれぞれ形成
   される静電容量に基づいて前記圧力が測定される検出器
   において、前記各固定電極は、前記ダイヤフラムの中央
   部表面に近接対向する突出部を中央部にもちかつ圧力用
   導入孔を設ける電極本体と；この電極本体の前記突出部
   の側の周縁部に前記突出部を囲む形で接合され、かつこ
   の接合部と逆側の端面で前記ダイヤフラムの周縁部と接
   合され絶縁材料からなる支持体と；を備えることを特徴
   とする静電容量式圧力検出器。 ２）圧力に応じて変位するダイヤフラムとこのダイヤフ
   ラムの各側に配設された固定電極との間にそれぞれ形成
   される静電容量に基づいて前記圧力が測定される検出器
   において、前記各固定電極は、一方の端面が前記ダイヤ
   フラムの中央部表面に近接対向しかつ前記圧力用導入孔
   を設ける中心電極体と；この中心電極体の外周面に接合
   される環状絶縁体と；この環状絶縁体の外周面に接合さ
   れ、一方の端面で前記ダイヤフラムの周縁部と絶縁的に
   接合される環状導体と；を備え、前記ダイヤフラムと前
   記各環状導体とが電気的に接続されることを特徴とする
   静電容量式圧力検出器。 ３）圧力に応じて変位するダイヤフラムとこのダイヤフ
   ラムの各側で周縁部同士が絶縁的に接合された固定電極
   との間にそれぞれ形成される静電容量に基づいて前記圧
   力が測定される検出器において、前記ダイヤフラムと前
   記各固定電極との前記周縁接合部におけるのと同じ温度
   特性の静電容量をもつ補正用コンデンサを備え、この補
   正用コンデンサの静電容量によって、前記ダイヤフラム
   と前記各固定電極との前記周縁接合部における静電容量
   の影響分が除去されるようにしたことを特徴とする静電
   容量式圧力検出器。 ４）中央電極と、この中央電極の各側に絶縁的に接合さ
   れる第１、第２の各ダイヤフラムと、この第１、第２各
   ダイヤフラムと前記接合の反対側でそれぞれ導通的に接
   合されこの第１、第２各ダイヤフラムとの間にそれぞれ
   空間を形成する第１、第２の各固定電極とを具備し、前
   記中央電極と前記第１、第２各固定電極との間にそれぞ
   れ形成される静電容量に基づいて、前記第２ダイヤフラ
   ムの両側の空間と前記第１ダイヤフラムの前記中央電極
   の側の空間とに導入される一方の圧力と、前記第１固定
   電極と前記第１ダイヤフラムとの間の空間に導入される
   他方の圧力との差圧が測定される検出器において、 前記中央電極は、電極基板と；この電極基板の各側に接
   合される絶縁板と；この各絶縁板の外側の中央部に接合
   されかつ前記電極基板と電気的に接続される導通板と；
   を備えることを特徴とする静電容量式圧力検出器。