JPH0552692A - 静電容量式差圧検出装置 - Google Patents
静電容量式差圧検出装置Info
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- JPH0552692A JPH0552692A JP20966291A JP20966291A JPH0552692A JP H0552692 A JPH0552692 A JP H0552692A JP 20966291 A JP20966291 A JP 20966291A JP 20966291 A JP20966291 A JP 20966291A JP H0552692 A JPH0552692 A JP H0552692A
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- Japan
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- differential pressure
- pressure sensor
- conductive plate
- static pressure
- sensor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】静電容量式差圧検出装置の差圧信号が良好な直
線性をもつと共に、温度，静圧の基準状態での値に正
確、かつ応答性よく換算，補償されることを目的とす
る。 【構成】測定ダイヤフラムに対向する第１電性板と、こ
れを取り囲みダイヤフラムの各周縁部に接合される環状
支持体と、この支持体と第１導電性板との逆側表面に共
通に接合される絶縁板と、絶縁板の逆側表面に接合され
る第２の導電性板とを有する静電容量式差圧センサと；
差圧センサの近傍の流体内部に位置する温度センサと；
温度センサの近傍に位置する静圧センサと；差圧センサ
の出力を、温度センサ，静圧センサの各出力に基づき基
準状態での値に換算し補償する補償部と；を備える。
線性をもつと共に、温度，静圧の基準状態での値に正
確、かつ応答性よく換算，補償されることを目的とす
る。 【構成】測定ダイヤフラムに対向する第１電性板と、こ
れを取り囲みダイヤフラムの各周縁部に接合される環状
支持体と、この支持体と第１導電性板との逆側表面に共
通に接合される絶縁板と、絶縁板の逆側表面に接合され
る第２の導電性板とを有する静電容量式差圧センサと；
差圧センサの近傍の流体内部に位置する温度センサと；
温度センサの近傍に位置する静圧センサと；差圧センサ
の出力を、温度センサ，静圧センサの各出力に基づき基
準状態での値に換算し補償する補償部と；を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、とくに差圧信号が良
好な直線性をもつとともに、温度，静圧の基準状態での
値に正確、かつ応答性よく換算，補償される静電容量式
差圧検出装置に関する。なお、この静電容量式差圧検出
装置は、導入静圧の一方が大気圧または真空であること
によって、ゲージ圧用または絶対圧用になる。
好な直線性をもつとともに、温度，静圧の基準状態での
値に正確、かつ応答性よく換算，補償される静電容量式
差圧検出装置に関する。なお、この静電容量式差圧検出
装置は、導入静圧の一方が大気圧または真空であること
によって、ゲージ圧用または絶対圧用になる。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の静電容量式差圧センサ70の
構成を示す断面図である。同図において、ダイヤフラム
10の各側に一対の各固定電極ユニット35,40 が取付けら
れる。一方の固定電極35は、ダイヤフラム10に対向配置
されたシリコンからなる第１の導電性板12と、この第１
導電性板12に接合されたコージライトの絶縁板13と、こ
の絶縁板13に接合されたシリコンからなる第２の導電性
板14とからなる。固定電極35には、絶縁板13に接合され
第１導電性板12を取り囲む円環状溝23を隔てて環状の支
持体21が設けられ、この支持体21がダイヤフラム10に所
定の厚みのガラス接合部11で接合され、かつ第１導電性
板12と環状支持体21とは電気的に絶縁されている。な
お、支持体21は絶縁体, 導電体いずれでもよい。また、
固定電極35には、ダイヤフラム10との間に形成された空
隙29に静力Ｐ1 を導く導圧孔25があけられ、この内周面
に蒸着された導体膜27を介して、第１導電性板12と第２
導電性板14とが電気的に接続される。他方の固定電極40
についても同様の構成で、この固定電極40には、ダイヤ
フラム10との間に形成された空隙30に静力Ｐ2 を導く導
圧孔26があけられ、この内周面に導体膜28が蒸着されて
いる。
構成を示す断面図である。同図において、ダイヤフラム
10の各側に一対の各固定電極ユニット35,40 が取付けら
れる。一方の固定電極35は、ダイヤフラム10に対向配置
されたシリコンからなる第１の導電性板12と、この第１
導電性板12に接合されたコージライトの絶縁板13と、こ
の絶縁板13に接合されたシリコンからなる第２の導電性
板14とからなる。固定電極35には、絶縁板13に接合され
第１導電性板12を取り囲む円環状溝23を隔てて環状の支
持体21が設けられ、この支持体21がダイヤフラム10に所
定の厚みのガラス接合部11で接合され、かつ第１導電性
板12と環状支持体21とは電気的に絶縁されている。な
お、支持体21は絶縁体, 導電体いずれでもよい。また、
固定電極35には、ダイヤフラム10との間に形成された空
隙29に静力Ｐ1 を導く導圧孔25があけられ、この内周面
に蒸着された導体膜27を介して、第１導電性板12と第２
導電性板14とが電気的に接続される。他方の固定電極40
についても同様の構成で、この固定電極40には、ダイヤ
フラム10との間に形成された空隙30に静力Ｐ2 を導く導
圧孔26があけられ、この内周面に導体膜28が蒸着されて
いる。
【０００３】ダイヤフラム10と、固定電極35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Ｃa がリードピンＡ，Ｃを介して取出される。また、
同様にダイヤフラム10と固定電極40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Ｃb が
リードピンＢ，Ｃを介して取出される。したがって、静
力Ｐ1,Ｐ2 がダイヤフラム10に作用すると、その差圧
（Ｐ1 〜Ｐ2)に応じてダイヤフラム10が変位し、この変
位に応じて静電容量Ｃa,Ｃb 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。
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Ｃa がリードピンＡ，Ｃを介して取出される。また、
同様にダイヤフラム10と固定電極40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Ｃb が
リードピンＢ，Ｃを介して取出される。したがって、静
力Ｐ1,Ｐ2 がダイヤフラム10に作用すると、その差圧
（Ｐ1 〜Ｐ2)に応じてダイヤフラム10が変位し、この変
位に応じて静電容量Ｃa,Ｃb 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。
【０００４】さて、図６は従来例を組み込んだ差圧検出
装置の断面図で、同図において、70は図５に示した静電
容量式差圧センサである。この差圧センサ70は有底円筒
体51の内室52に収納されており、絶縁体53を介して金属
パイプ54に結合されている。そして、この金属パイプ54
は取付板55に溶接結合されており、この取付板55はさら
に有底円筒体51の開口部に溶接結合されている。さら
に、有底円筒体51の開口部にはキャップ56が溶接結合さ
れている。このキャップ56は貫通孔57を有し、左側面に
シールダイヤフラム58が取付けられて、左側面との間に
受圧室61が形成される。一方、有底円筒体51の底部も貫
通孔60を有し、右側面にシールダイヤフラム59が取付け
られて、右側面との間に受圧室62が形成される。そし
て、有底円筒体51の側壁には、リードピンＡ，Ｂ，Ｃを
有するハーメチックシール端子63が設けられている。ま
た、64は温度補償用の温度センサで、有底円筒体51の外
周近傍に設けられる。シールダイヤフラム58, 59の間に
形成されている空間、つまり、内室52、貫通孔57,60 、
受圧室61,62 内には、非圧縮性流体たとえばシリコーン
オイルが充填されている。このシリコーンオイルを介し
て、シールダイヤフラム58,59 に作用する静力が差圧セ
ンサ70のダイヤフラムに伝達される。
装置の断面図で、同図において、70は図５に示した静電
容量式差圧センサである。この差圧センサ70は有底円筒
体51の内室52に収納されており、絶縁体53を介して金属
パイプ54に結合されている。そして、この金属パイプ54
は取付板55に溶接結合されており、この取付板55はさら
に有底円筒体51の開口部に溶接結合されている。さら
に、有底円筒体51の開口部にはキャップ56が溶接結合さ
れている。このキャップ56は貫通孔57を有し、左側面に
シールダイヤフラム58が取付けられて、左側面との間に
受圧室61が形成される。一方、有底円筒体51の底部も貫
通孔60を有し、右側面にシールダイヤフラム59が取付け
られて、右側面との間に受圧室62が形成される。そし
て、有底円筒体51の側壁には、リードピンＡ，Ｂ，Ｃを
有するハーメチックシール端子63が設けられている。ま
た、64は温度補償用の温度センサで、有底円筒体51の外
周近傍に設けられる。シールダイヤフラム58, 59の間に
形成されている空間、つまり、内室52、貫通孔57,60 、
受圧室61,62 内には、非圧縮性流体たとえばシリコーン
オイルが充填されている。このシリコーンオイルを介し
て、シールダイヤフラム58,59 に作用する静力が差圧セ
ンサ70のダイヤフラムに伝達される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来例の差圧センサ７
０は、出力信号の直線性が良好であるという特長がある
反面、次のような問題点がある。一つには、図６におけ
る温度センサ６４が差圧検出装置の外側に設けられてい
るから、差圧センサ７０の周囲温度が変化したとき、こ
の温度変化に対する温度センサ６４の応答が遅れ、温度
補償が正確にできない。もう一つには、図５における差
圧センサ７０の出力は、とくに各静圧が高圧のとき、差
圧が同じであっても静圧に応じて若干変化する、つまり
誤差を生じることになる。その理由は次のとおりであ
る。図５において、各空隙２９，３０の空間が高圧の静
圧を受けて外方に膨脹し、同時にダイヤフラム１０が半
径方向に引っ張られて変位特性が固めになるからであ
る。たとえば、各静圧Ｐ１，Ｐ２が５０，４９（単位：
Kg/cm ) のときと、１００，９９のときとでは、差圧は
同じであっても、後者の方の差圧値が前者のそれより見
掛け上小さくなる。すなわち、静圧に関しても補償が必
要になる。
０は、出力信号の直線性が良好であるという特長がある
反面、次のような問題点がある。一つには、図６におけ
る温度センサ６４が差圧検出装置の外側に設けられてい
るから、差圧センサ７０の周囲温度が変化したとき、こ
の温度変化に対する温度センサ６４の応答が遅れ、温度
補償が正確にできない。もう一つには、図５における差
圧センサ７０の出力は、とくに各静圧が高圧のとき、差
圧が同じであっても静圧に応じて若干変化する、つまり
誤差を生じることになる。その理由は次のとおりであ
る。図５において、各空隙２９，３０の空間が高圧の静
圧を受けて外方に膨脹し、同時にダイヤフラム１０が半
径方向に引っ張られて変位特性が固めになるからであ
る。たとえば、各静圧Ｐ１，Ｐ２が５０，４９（単位：
Kg/cm ) のときと、１００，９９のときとでは、差圧は
同じであっても、後者の方の差圧値が前者のそれより見
掛け上小さくなる。すなわち、静圧に関しても補償が必
要になる。
【０００６】この発明の課題は、従来の技術がもつ以上
の問題点を解消し、差圧信号が良好な直線性をもつとと
もに、温度，静圧の基準状態での値に正確、かつ応答性
よく換算，補償される静電容量式差圧検出装置を提供す
ることにある。
の問題点を解消し、差圧信号が良好な直線性をもつとと
もに、温度，静圧の基準状態での値に正確、かつ応答性
よく換算，補償される静電容量式差圧検出装置を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１に係る静電容量式差圧検出装置は、流体の
所定２箇所における各静圧の差に応じて変位する可動電
極としてのダイヤフラムの各側に近接対向する第１の導
電性板と、この第１導電性板の外周面から隔たってこれ
を取り囲み前記ダイヤフラムの各側表面の周縁部に接合
される環状支持体と、この支持体と前記第１導電性板と
の、前記ダイヤフラムとは逆側の各表面に共通に接合さ
れる絶縁板と、この絶縁板の、前記第１導電性板とは逆
側の表面に接合される第２の導電性板とからなる固定電
極を有する静電容量式差圧センサと；この差圧センサの
近傍で、前記各静圧のいずれかに係る流体の内部に位置
し、その箇所の温度を検出する温度センサと；この温度
センサの近傍に位置し、その箇所の静圧を検出する静圧
センサと；前記差圧センサの出力を、前記温度センサ，
静圧センサの各出力に基づいて、温度，静圧の基準状態
での値に換算し補償する補償部と；を備える。
に、請求項１に係る静電容量式差圧検出装置は、流体の
所定２箇所における各静圧の差に応じて変位する可動電
極としてのダイヤフラムの各側に近接対向する第１の導
電性板と、この第１導電性板の外周面から隔たってこれ
を取り囲み前記ダイヤフラムの各側表面の周縁部に接合
される環状支持体と、この支持体と前記第１導電性板と
の、前記ダイヤフラムとは逆側の各表面に共通に接合さ
れる絶縁板と、この絶縁板の、前記第１導電性板とは逆
側の表面に接合される第２の導電性板とからなる固定電
極を有する静電容量式差圧センサと；この差圧センサの
近傍で、前記各静圧のいずれかに係る流体の内部に位置
し、その箇所の温度を検出する温度センサと；この温度
センサの近傍に位置し、その箇所の静圧を検出する静圧
センサと；前記差圧センサの出力を、前記温度センサ，
静圧センサの各出力に基づいて、温度，静圧の基準状態
での値に換算し補償する補償部と；を備える。
【０００８】請求項２に係る静電容量式差圧検出装置
は、請求項１に記載の装置において、温度センサおよび
静圧センサが、半導体薄板上に形成されてなる。
は、請求項１に記載の装置において、温度センサおよび
静圧センサが、半導体薄板上に形成されてなる。
【０００９】請求項３に係る静電容量式差圧検出装置
は、請求項２に記載の装置において、静圧センサが、４
個の抵抗素子がブリッジを形成してなる。
は、請求項２に記載の装置において、静圧センサが、４
個の抵抗素子がブリッジを形成してなる。
【００１０】
【作用】請求項１ないし４のいずれかに係る静電容量式
差圧検出装置では、補償部によって、差圧センサの出力
が、温度センサ，静圧センサの各出力に基づき、温度，
静圧の基準状態での値に換算され補償される。
差圧検出装置では、補償部によって、差圧センサの出力
が、温度センサ，静圧センサの各出力に基づき、温度，
静圧の基準状態での値に換算され補償される。
【００１１】
【実施例】本発明に係る静電容量式差圧検出装置の実施
例について、以下に図を参照しながら説明する。図１は
実施例の要部の断面図で、この実施例が図６に示した従
来例と異なる点は、差圧センサ７０近傍の右側の空間内
のシリコーンオイル中に、複合センサ８０が支持台８８
を介して有底円筒体７１の内側に固着されることであ
る。ここで、差圧センサ７０は図５に示したのと同じで
あり、複合センサ８０は、詳しく後述するようにシリコ
ン薄板上に、温度と静圧との各センサとしての抵抗素子
が形成されたものである。
例について、以下に図を参照しながら説明する。図１は
実施例の要部の断面図で、この実施例が図６に示した従
来例と異なる点は、差圧センサ７０近傍の右側の空間内
のシリコーンオイル中に、複合センサ８０が支持台８８
を介して有底円筒体７１の内側に固着されることであ
る。ここで、差圧センサ７０は図５に示したのと同じで
あり、複合センサ８０は、詳しく後述するようにシリコ
ン薄板上に、温度と静圧との各センサとしての抵抗素子
が形成されたものである。
【００１２】図２は温度・静圧の複合センサの正面図、
図３は同じくその側断面図である。図２，図３におい
て、８６はＮ形シリコンの薄板で、その表面に温度セン
サとしてのＰ形の抵抗素子８１、および静圧センサとし
てのブリッジ構成されるべき４個の抵抗素子８２〜８５
が形成される。８７はパイレックスガラスのベースであ
る。静圧が薄板８６の両面から（図３で左側面と、中空
部８７ａを介しての右側面とから）作用したとき、薄板
８６は、これとベース８７とのヤング率の差に基づいて
変形し、この変形に応じた各抵抗素子８２〜８５の抵抗
値変化によって静圧が検出される。各抵抗素子８２〜８
５をブリッジ構成にするのは、温度変化の影響を除くた
めである。
図３は同じくその側断面図である。図２，図３におい
て、８６はＮ形シリコンの薄板で、その表面に温度セン
サとしてのＰ形の抵抗素子８１、および静圧センサとし
てのブリッジ構成されるべき４個の抵抗素子８２〜８５
が形成される。８７はパイレックスガラスのベースであ
る。静圧が薄板８６の両面から（図３で左側面と、中空
部８７ａを介しての右側面とから）作用したとき、薄板
８６は、これとベース８７とのヤング率の差に基づいて
変形し、この変形に応じた各抵抗素子８２〜８５の抵抗
値変化によって静圧が検出される。各抵抗素子８２〜８
５をブリッジ構成にするのは、温度変化の影響を除くた
めである。
【００１３】図４は実施例の構成図である。差圧センサ
７０および複合センサ８０からの信号がＡ／Ｄコンバー
タ９１を介してＣＰＵ９２に入力され、ここでメモリ９
３のデータを用い差圧に対する温度，静圧の補償演算が
なされ、その演算結果がＤ／Ａコンバータ９４を介して
出力される。Ａ／Ｄコンバータ９１，ＣＰＵ９２，メモ
リ９３およびＤ／Ａコンバータ９４は、発明における補
償部９０を構成する。なお、差圧センサ７０は、各静電
容量Ｃａ，Ｃｂで代表し、複合センサ８０は、温度セン
サとしての抵抗素子Ｒｔと、静圧センサとしてのブリッ
ジ構成された各抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とで代
表して表示してある。
７０および複合センサ８０からの信号がＡ／Ｄコンバー
タ９１を介してＣＰＵ９２に入力され、ここでメモリ９
３のデータを用い差圧に対する温度，静圧の補償演算が
なされ、その演算結果がＤ／Ａコンバータ９４を介して
出力される。Ａ／Ｄコンバータ９１，ＣＰＵ９２，メモ
リ９３およびＤ／Ａコンバータ９４は、発明における補
償部９０を構成する。なお、差圧センサ７０は、各静電
容量Ｃａ，Ｃｂで代表し、複合センサ８０は、温度セン
サとしての抵抗素子Ｒｔと、静圧センサとしてのブリッ
ジ構成された各抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とで代
表して表示してある。
【００１４】
【発明の効果】請求項１ないし４のいずれかに係る静電
容量式差圧検出装置では、補償部によって、差圧センサ
の出力が、温度センサ，静圧センサの各出力に基づき、
温度，静圧の基準状態での値に換算され補償される。し
たがって、本発明によれば、従来の技術に比べて、差圧
信号が良好な直線性をもつとともに、温度，静圧の基準
状態での値に正確、かつ応答性よく換算，補償される。
容量式差圧検出装置では、補償部によって、差圧センサ
の出力が、温度センサ，静圧センサの各出力に基づき、
温度，静圧の基準状態での値に換算され補償される。し
たがって、本発明によれば、従来の技術に比べて、差圧
信号が良好な直線性をもつとともに、温度，静圧の基準
状態での値に正確、かつ応答性よく換算，補償される。
【図１】本発明に係る実施例の要部の断面図
【図２】実施例における温度・静圧の複合センサの正面
図
図
【図３】同じくその側断面図
【図４】実施例の構成図
【図５】実施例と従来例とにおける共通な差圧センサの
断面図
断面図
【図６】従来例の要部の断面図
７０ 差圧センサ ８０ 複合センサ ８１ 抵抗素子 ８２ 抵抗素子 ８３ 抵抗素子 ８４ 抵抗素子 ８５ 抵抗素子 ８６ 薄板 ８７ ベース ８７ａ 中空部 ８８ 支持台 ９０ 補償部 ９１ Ａ／Ｄコンバータ ９２ ＣＰＵ ９３ メモリ ９４ Ｄ／Ａコンバータ
Claims (3)
- 【請求項１】流体の所定２箇所における各静圧の差に応
じて変位する可動電極としてのダイヤフラムの各側に近
接対向する第１の導電性板と、この第１導電性板の外周
面から隔たってこれを取り囲み前記ダイヤフラムの各側
表面の周縁部に接合される環状支持体と、この支持体と
前記第１導電性板との、前記ダイヤフラムとは逆側の各
表面に共通に接合される絶縁板と、この絶縁板の、前記
第１導電性板とは逆側の表面に接合される第２の導電性
板とからなる固定電極を有する静電容量式差圧センサ
と；この差圧センサの近傍で、前記各静圧のいずれかに
係る流体の内部に位置し、その箇所の温度を検出する温
度センサと；この温度センサの近傍に位置し、その箇所
の静圧を検出する静圧センサと；前記差圧センサの出力
を、前記温度センサ，静圧センサの各出力に基づいて、
温度，静圧の基準状態での値に換算し補償する補償部
と；を備えることを特徴とする静電容量式差圧検出装
置。 - 【請求項２】請求項１に記載の装置において、温度セン
サおよび静圧センサは、半導体薄板上に形成されてなる
ことを特徴とする静電容量式差圧検出装置。 - 【請求項３】請求項２に記載の装置において、静圧セン
サは、４個の抵抗素子がブリッジを形成してなることを
特徴とする静電容量式差圧検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20966291A JPH0552692A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 静電容量式差圧検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20966291A JPH0552692A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 静電容量式差圧検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0552692A true JPH0552692A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16576528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20966291A Pending JPH0552692A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 静電容量式差圧検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0552692A (ja) |
-
1991
- 1991-08-22 JP JP20966291A patent/JPH0552692A/ja active Pending
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