JPH10111207A - 静電容量式圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノイズレベルが高いグランドラインに接続さ
れて使用される場合であっても出力信号のＳ／Ｎ比の向
上を実現すること。 【解決手段】 ダイヤフラム部に設けられた可動電極及
びこれと所定ギャップを存して対向する固定電極により
構成された検出コンデンサＣD 、対をなす固定電極によ
り構成された基準コンデンサＣR は、各一方の電極がシ
ャーシグランドされる。インピーダンス要素Ｚ１及び検
出コンデンサＣD より成る第１のローパスフィルタ１９
は、発振回路１７からの搬送波信号Ｓｃを検出コンデン
サＣDの静電容量に応じた増幅率でＡＭ変調する。イン
ピーダンス要素Ｚ２及び基準コンデンサＣR より成る第
２のローパスフィルタ２０は、搬送波信号Ｓｃを基準コ
ンデンサＣR の静電容量に応じた増幅率でＡＭ変調す
る。差動増幅回路２２は、上記各ＡＭ変調出力の偏差を
増幅する。この増幅出力を受けるバンドパスフィルタ２
４は、通過帯域の中心周波数が搬送波信号Ｓｃの周波数
と一致するように設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤフラム部側
の可動電極及びこれと所定ギャップを存して対向する固
定電極により構成される検出コンデンサを備え、その検
出コンデンサの静電容量に基づいて上記ダイヤフラム部
に作用する圧力を検出する静電容量式圧力センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の静電容量式圧力センサの一例と
して、従来より、所定ギャップを存して対向する一対の
平板を設け、それら平板の中央部に設けられた一対の検
出電極によって検出コンデンサを形成すると共に、同じ
く平板の外周部に設けられた一対の基準電極によって基
準コンデンサを形成したものが考えられている。このも
のでは、平板の一方がダイヤフラム部として機能するも
のであり、その中央部に位置した検出コンデンサは、平
板に加えられた圧力により静電容量が大きく変化し、外
周部に位置した基準コンデンサは、圧力印加時において
も静電容量があまり変化しない。

【０００３】そして、このような静電容量式圧力センサ
では、上記検出コンデンサ及び基準コンデンサの静電容
量の偏差を発振回路を利用して取り出すことによって平
板に加えられた圧力を検出するようにしており、以て組
み付け誤差や温度ドリフトなどに起因した誤差の発生を
抑制する構成としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の静電
容量式圧力センサにおいては、検出コンデンサ及び基準
コンデンサの静電容量の偏差を取り出すために、それら
検出コンデンサ及び基準コンデンサの各一方の電極をグ
ランドする回路構成を採用することがあり、特に、当該
圧力センサを車両に搭載する際には、上記各電極をシャ
ーシグランドする場合がある。ところが、車両における
シャーシグランドラインには、エンジンの動作に伴うノ
イズや車両用負荷のオンオフに伴う種々のノイズが重畳
することが避けられないため、上記のような回路構成を
採用した静電容量式圧力センサでは、出力信号のＳ／Ｎ
比が大きく低下するという問題点があった。

【０００５】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、ノイズレベルが
高いグランドラインに接続されて使用される場合であっ
ても出力信号のＳ／Ｎ比が低下する虞がなくなるなどの
効果を奏する静電容量式圧力センサを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
れば、第１の変調手段が、発振回路からの搬送波信号を
検出コンデンサの静電容量に応じた増幅率でＡＭ変調す
ると共に、第２の変調手段が、上記搬送波信号を基準コ
ンデンサの静電容量に応じた増幅率でＡＭ変調するよう
になり、それら各変調手段による変調出力の偏差が増幅
手段によって増幅されるようになる。

【０００７】この場合、対をなす固定電極から成る基準
コンデンサの静電容量は一定値を示すが、ダイヤフラム
部に設けられた可動電極及びこれと所定ギャップを存し
て対向する固定電極より成る検出コンデンサの静電容量
は、そのダイヤフラム部に作用する圧力によって変化す
ることになる。従って、上記増幅手段により増幅された
搬送波信号の振幅レベルは、ダイヤフラム部に作用する
圧力の大きさを示すことなる。

【０００８】そして、増幅手段から出力された搬送波信
号は、通過帯域の中心周波数が当該搬送波信号の周波数
と一致するように設定されたバンドパスフィルタを通過
するものであり、このフィルタを通過した出力信号の振
幅レベルに基づいてダイヤフラム部に作用する圧力の大
きさを検出できる。このため、前記検出コンデンサ及び
基準コンデンサの各一方の電極が、種々のノイズが重畳
した状態のグランドラインに接続されるような状況下に
おいても、そのノイズ成分が上記バンドパスフィルタに
て除去されるようになり、結果的に検出圧力を示す出力
信号のＳ／Ｎ比が低下する虞がなくなる。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、信号発生手
段が、前記発振回路からの搬送波信号を波形整形するこ
とにより当該搬送波信号と同一周波数のクロック信号を
発生するようになり、そのクロック信号の周波数に同期
して前記バンドパスフィルタの通過帯域の中心周波数が
変更されるようになる。従って、発振回路の発振周波
数、つまり搬送波信号の周波数が温度ドリフトなどによ
り変動するような状況下であっても、前記増幅手段から
出力される搬送波信号がバンドパスフィルタを通過する
過程で無闇に減衰される虞がなくなり、結果的に出力信
号のＳ／Ｎ比を常に良好な状態に維持できるようにな
る。

【００１０】請求項３記載の発明によれば、検出コンデ
ンサの可動電極として機能するダイヤフラム部が、圧力
検出対象の媒体が入り込む受圧口を備えた金属製のハウ
ジング本体部と一体に形成された構成となっているか
ら、そのダイヤフラム部に圧力を作用させるための閉じ
た空間部を形成するために、特別なシール構造が不要と
なって、高圧力を検出可能な構成を容易に実現できるよ
うになる。また、シール構造部分の劣化に起因して寿命
に対する信頼性が低下する虞がなくなると共に、構造の
簡単化も図り得るようになる。しかも、可動電極は金属
製ハウジングを介してグランドされることになるから、
そのグランドのための構造も簡単化できるようになる。

【００１１】請求項４記載の発明によれば、前記ハウジ
ングにスペーサを介して固定される基板上に、前記検出
コンデンサの固定電極をダイヤフラム部と対向させた状
態で形成すると共に、基準コンデンサの一方の電極を前
記ハウジング本体部と対向させた状態で形成することに
より、当該ハウジング本体部が基準コンデンサの他方の
電極として機能する構成としたから、検出コンデンサを
構成する可動電極及び固定電極間のギャップ寸法、並び
に基準コンデンサを構成する一対の固定電極間のギャッ
プ寸法の管理を容易に行い得るようになる。

【００１２】また、この場合には、組み付け誤差などに
起因して検出コンデンサの静電容量が変動した場合に、
基準コンデンサの静電容量も同様に変動することになる
から上記のような検出コンデンサの静電容量の変動を、
これに追随した基準コンデンサの静電容量の変動により
相殺できるようになり、結果的に圧力の検出精度を高め
得るようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用ディーゼル
エンジンの燃料噴射圧検出用センサとして具体化した一
実施例について図面を参照しながら説明する。全体の縦
断面構造を示す図３において、金属製のハウジング１
は、圧力検出対象の媒体（流体）が入り込む受圧口２ａ
を備えた円筒状のハウジング本体部２と、上記受圧口２
ａに臨むように位置された円形のダイヤフラム部３とを
一体に形成した構造となっている。つまり、ダイヤフラ
ム部３は、円筒状のハウジング本体部２の上部を塞いだ
形態で設けられるものであり、これによりダイヤフラム
部３の下面が受圧面として機能するようになっている。
尚、この実施例では、ハウジング１を、ステンレス鋼
（例えばＳＵＳ６３０）やハイカーボン鋼（例えばＳ４
５Ｃ）などのような降伏抗力が大きな金属材料に対し切
削加工及び研磨加工などを施すことにより形成してい
る。

【００１４】上記ハウジング本体部２の外周には、圧力
検出対象部分（ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプに
おける燃料圧送経路）に形成された取付口（図示せず）
にねじ込むためのねじ部２ｂが刻設されており、また、
当該ハウジング本体部２の頭部には、上記ねじ部２ｂの
締付に利用される横断面六角形状のフランジ部２ｃが形
成されている。

【００１５】ハウジング１の上部には、フランジ部２ｃ
より径小な台状部２ｄが形成されており、この台状部２
ｄ上に、セラミック製の基板４が当該台状部２ｄとの間
に所定のギャップを存した状態で接着固定される。

【００１６】ここで、図４にはハウジング１及び基板４
部分の縦断面構造が摸式的に示されており、以下におい
ては図４を参照しながら説明する。即ち、基板４は平板
状に形成されており、その下面には、ダイヤフラム部３
の上面（受圧面と反対側の面）に対し所定のギャップを
存した状態で対向する円形の検出電極５（本発明でいう
検出コンデンサのための固定電極に相当）と、台状部２
ｄの周辺部位に対し上記ギャップと同じ寸法のギャップ
を存した状態で対向する円環状の基準電極６（本発明で
いう基準コンデンサのための固定電極に相当）とが同心
状に形成されている。尚、検出電極（固定電極）５及び
基準電極（固定電極）６間には、所定の絶縁距離が存す
るように構成される。

【００１７】この結果、金属製のダイヤフラム部３の上
面が本発明でいう可動電極３ａとして機能するものであ
り、その可動電極３ａと検出電極５との間で、当該ダイ
ヤフラム部３の変形に応じて静電容量が変化（検出電極
５側への近接変形に応じて増加）する検出コンデンサＣ
D が形成される。同じく金属製のハウジング本体部２
（台状部２ｄ）の上面が固定電極２ｅとして機能するも
のであり、その固定電極２ｅと基準電極６との間で、静
電容量が一定状態となる基準コンデンサＣR が形成され
るものである。

【００１８】従って、上記検出コンデンサＣD の静電容
量に基づいて、ダイヤフラム部３に作用する圧力を検出
できることになる。この場合、上記ダイヤフラム部３の
径寸法及び厚さ寸法は、検出しようとする圧力の大きさ
に応じて決められるものであり、例えば、径寸法を４〜
８ｍｍ、厚さ寸法を０．４〜３ｍｍの範囲に設定するこ
とによって、数十気圧から３０００気圧程度までの圧力
を検出できる。

【００１９】具体的には、ハウジング１の材質が前述し
た高降伏抗力金属材料であった場合には、ダイヤフラム
部３の径寸法を８ｍｍ、厚さ寸法を０．６ｍｍに設定す
ることにより１００気圧程度まで検出可能となる。ま
た、ダイヤフラム部３の径寸法を４ｍｍ、厚さ寸法を３
ｍｍに設定することにより３０００気圧程度まで検出可
能となる。但し、本実施例では、１５００気圧程度の圧
力を検出できるようにするために、ダイヤフラム部３の
径寸法を６ｍｍ、厚さ寸法を１．７ｍｍに設定してい
る。

【００２０】また、本実施例では、前記検出電極５及び
基準電極６の各面積を互いに等しく０．３ｃｍ^２弱に設
定すると共に、可動電極３ａと検出電極５との間のギャ
ップ、並びに固定電極２ｅと基準電極６との間のギャッ
プが等しく７５μｍ程度となるように設定しており、こ
れにより上記検出コンデンサＣD 及び基準コンデンサＣ
R の各静電容量が３．３ｐＦ程度となるように構成して
いる。具体的には、検出電極５の直径を６ｍｍ（前記ダ
イヤフラム部３の直径と同じ）、基準電極６の内径及び
外径をそれぞれ１２ｍｍ及び１３．４２ｍｍとすること
により、それら電極５及び６の面積が０．３ｃｍ^２弱と
なるように設定している。

【００２１】尚、本実施例において、台状部２ｄの上面
は平面状に形成されており、これによりダイヤフラム部
３側の可動電極３ａと、ハウジング本体部２側の固定電
極２ｅとが面一となるように構成されている。

【００２２】また、台状部２ｄと基板４との間の接着
は、当該基板４における検出電極５及び基準電極６間部
分の位置で行うようにしている。この場合、その接着に
は、スペーサとしての複数個の樹脂ビーズ７を配合した
ヤング率が小さめの可撓性接着剤８を利用し、斯様な接
着剤８が検出電極５部分を包囲した環形状となるように
構成している。つまり、樹脂ビーズ７の直径を選択する
ことによって、前記可動電極３ａ及び検出電極５間のギ
ャップ寸法、並びに固定電極２ｅ及び基準電極６間のギ
ャップ寸法の設定を行っている。尚、一般的に樹脂ビー
ズはヤング率が小さいものであるが、本実施例で使用す
る樹脂ビーズ７は、可撓性接着剤８のヤング率に極力近
いヤング率を備えたものであることが望ましい。

【００２３】基板４の上面には、振動によるノイズを最
小限に抑えるため、基板４上の部品を軽量化する狙いか
ら処理回路用ＬＳＩ９（ベアチップ）がダイボンディン
グされている。この処理回路用ＬＳＩ９は、後述のよう
に、前記検出コンデンサＣD及び基準コンデンサＣR の
各静電容量の偏差に基づいてダイヤフラム部３に作用す
る圧力を検出する機能を備えたもので、基板４上に形成
された導電パターン４ａ群に対しボンディングワイヤ１
０を介して接続されている。尚、上記導電パターン４ａ
は、基板４に形成されたスルーホールを介して検出電極
５及び基準電極６に接続されている。また、基板４に
は、ダイヤフラム部３及び検出電極５間に形成される空
間部を外部と連通させるための図示しない空気抜き孔
（各電極５及び６用のスルーホールで兼用することも可
能）が形成されている。

【００２４】図３に翻って、ハウジング１における台状
部２ｄ上には、前記基板４部分を覆うようにして例えば
ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）のような樹脂よ
り成るホルダ１１が配置されており、このホルダ１１に
は、コネクタターミナル１２が例えばインサート成形に
より設けられている。尚、上記コネクタターミナル１２
は、処理回路用ＬＳＩ９に対し電源を供給すると共に、
当該ＬＳＩ９から出力信号を取り出すために設けられる
もので、電源側と出力信号取出側でアース端子を共用す
る場合には３本（図３では１本のみ図示）用意されるこ
とになる。

【００２５】この場合、上記コネクタターミナル１２の
基部には、可撓性ある導体材料を例えば帯状に形成して
成るリード線１３の一端側が接続されており、このリー
ド線１３は、ホルダ１１に形成された貫通孔１１ａに挿
通されると共に、途中部位が屈曲された状態にて基板４
上の導電パターン４ａ（図４参照）に接続される。ま
た、ホルダ１１上には、例えばＰＢＴ製のコネクタハウ
ジング１４が段積み状に配置されており、前記コネクタ
ターミナル１２は、このコネクタハウジング１４の底部
を貫通した状態で当該コネクタハウジング１４内に突出
されている。

【００２６】上記のようなホルダ１１及びコネクタハウ
ジング１４は、それらの周囲を覆うように設けられた金
属リング１５により一体化されるものであり、この金属
リング１５は、その下端縁部がハウジング１上面に溶接
により連結され、その上端縁部はかしめられている。こ
れにより、ハウジング１、ホルダ１１及びコネクタハウ
ジング１４などが一体物化される。尚、コネクタハウジ
ング１４の各周縁部間には、湿気などの侵入を防ぐため
のＯリング１６が設けられる。

【００２７】さて、図１には、電気回路構成が示されて
おり、以下これについて説明する。尚、図１において、
検出コンデンサＣD 及び基準コンデンサＣR 以外の回路
要素が前記ＬＳＩ９により構成された部分である。ま
た、本実施例においては、金属製のハウジング１が、車
両のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプにおける燃料
圧送経路中のねじ込まれることにより所謂シャーシグラ
ンドされて状態となっており、このため、検出コンデン
サＣD 及び基準コンデンサＣR の各一方の電極（図４に
示す可動電極３ａ及び固定電極２ｅ）はシャーシグラン
ドされることになる。

【００２８】図１において、電源端子＋Ｖccから給電さ
れる発振回路１７は、所定周波数の搬送波信号Ｓｃを発
生する。また、同じく電源端子＋Ｖccから給電されるク
ロック発生回路１８（信号発生手段に相当）は、搬送波
信号Ｓｃを波形整形することにより当該搬送波信号Ｓｃ
と同期した周波数の矩形パルス状クロック信号Ｐｃを発
生する。尚、発振回路１７には、搬送波信号Ｓｃの振幅
を初期設定するための電圧調整要素１７ａが設けられて
いる。

【００２９】搬送波信号Ｓｃが与えられる第１のローパ
スフィルタ１９（第１の変調手段に相当）は、インピー
ダンス要素Ｚ１（本実施例では２１０ＫΩ前後の抵抗要
素）及び前記検出コンデンサＣD の直列回路より成る。
また、同じく搬送波信号Ｓｃが与えられる第２のローパ
スフィルタ２０（第２の変調手段に相当）は、インピー
ダンス要素Ｚ２（本実施例では前記インピーダンス要素
Ｚ１と同じ２１０ＫΩ前後の抵抗要素）及び前記基準コ
ンデンサＣR の直列回路より成る。

【００３０】ここで、インピーダンス要素Ｚ２の抵抗値
をＲz2、基準コンデンサＣR の静電容量をＣ２とした場
合、上記第２のローパスフィルタ２０のカットオフ周波
数ｆｏは、ｆｏ＝１／（２π・Ｃ２・Ｒz2）となる。本
実施例の場合、Ｃ２＝３．３ｐＦ、Ｒz2＝２１０ＫΩで
あるから、カットオフ周波数ｆｏは２３０ＫＨｚ程度と
なる。また、第１のローパスフィルタ１９についても、
回路定数（ダイヤフラム部３に圧力が印加されていない
初期状態での値）が第２のローパスフィルタ２０と同じ
であるから、そのカットオフ周波数も同じくｆｏとな
る。

【００３１】そして、前記搬送波信号Ｓｃの周波数Ｆは
上記カットオフ周波数ｆｏとの関係を考慮して決められ
る。具体的には、検出コンデンサＣD を通じた圧力検出
感度が最も高くなるように、Ｆ＝０．５・ｆｏ〜２・ｆ
ｏの範囲に設定されるものであり、本実施例ではＦ＝３
３０ＫＨｚとしている。

【００３２】これにより、第１のローパスフィルタ１９
からは、搬送波信号Ｓｃを検出コンデンサＣD の静電容
量に応じた増幅率でＡＭ変調した信号Ｓｃ′が出力され
るものであり、そのＡＭ変調信号Ｓｃ′の振幅は、ダイ
ヤフラム部３に作用する圧力が高くなるのに連れて小さ
くなる。また、第２のローパスフィルタ２０からは、搬
送波信号Ｓｃを基準コンデンサＣR の静電容量に応じた
増幅率でＡＭ変調した信号Ｓｃ″が出力されるものであ
り、そのＡＭ変調信号Ｓｃ″の振幅は一定値となる。

【００３３】第１のローパスフィルタ１９から出力され
たＡＭ変調信号Ｓｃ′は、抵抗２１ａ及びコンデンサ２
１ｂより成るローパスフィルタ２１を介して差動増幅回
路２２（増幅手段に相当）の一方の入力端子に与えら
れ、第２のローパスフィルタ２０から出力されたＡＭ変
調信号Ｓｃ″は、抵抗２３ａ及びコンデンサ２３ｂより
成るローパスフィルタ２３を介して差動増幅回路２２の
他方の入力端子に与えられる。

【００３４】ここで、図２には、第１のローパスフィル
タ１９及び上記ローパスフィルタ２１部分についてシャ
ーシグランド側から見た状態での等価回路を示す。この
図２から明らかなように、シャーシグランド側から見た
状態では、第１のローパスフィルタ１９内の検出コンデ
ンサＣD 及びインピーダンス要素Ｚ１がハイパスフィル
タＨＰＦを構成するものであり、従って、シャーシグラ
ンド側から比較的高い周波数のノイズ成分が侵入しやす
くなる。

【００３５】上記ローパスフィルタ２１及び２３は、上
記のようなハイパスフィルタＨＰＦ部分を通過するノイ
ズを除去するためのもので、そのカットオフ周波数は６
００ＫＨｚ程度に設定される。尚、ローパスフィルタ２
１及び２３が有するコンデンサ２１ｂ及び２３ｂは、処
理回路用ＬＳＩ９に設けられたグランド端子ＧＮＤを通
じてアナロググランドされる。

【００３６】上記差動増幅回路２２からの信号出力は、
バンドパスフィルタ２４及び検波回路２５を介した後に
出力端子Ｖout から出力されるようになっている。上記
バンドパスフィルタ２４は、その通過帯域の中心周波数
ｆｃが前記搬送波信号Ｓｃの周波数Ｆと一致するように
設定されており、その周波数Ｆと同程度以外の周波数の
信号成分を減衰させる。この場合、バンドパスフィルタ
２４は、周知のスイッチド・キャパシタ・フィルタによ
り構成されており、その中心周波数ｆｃを、クロック信
号発生回路１８からのクロック信号Ｐｃに同期して変更
するようになっている。尚、検波回路２５も、その検波
動作をクロック信号Ｐｃに同期して行うようになってい
る。

【００３７】しかして、前記差動増幅回路２２からの出
力電圧ＶPRE は、時間ｔをパラメータとした場合、次式
に近似できる。

【００３８】

【数１】 但し、ｋは比例定数、ωｃ＝２π・Ｆ、ωｓ＝２π・Ｆ
ｓ、Ｆｓは圧力検出信号（出力電圧Ｖpre の電圧成分の
うち検出コンデンサＣD の静電容量の変化量に応じた電
圧成分）の周波数である。

【００３９】ここで、差動増幅回路２２に与えられるＡ
Ｍ変調信号Ｓｃ′及びＳｃ″の周波数、つまり搬送波信
号Ｓｃの周波数Ｆ（＝３３０ＫＨｚ）は、上記圧力検出
信号の周波数Ｆｓより十分に大きいものであるから、上
記圧力検出信号を示す信号の周波数成分は、３３０ＫＨ
ｚを中心とした狭い範囲に存在することになる。従っ
て、差動増幅回路２２の出力信号を、通過帯域の中心周
波数ｆｃが上記周波数Ｆと一致されたバンドパスフィル
タ２４に通すことにより、当該出力信号に含まれるノイ
ズ成分をほとんど除去できることになる。

【００４０】要するに、上記した本実施例の構成によれ
ば、検出コンデンサＣD の静電容量及び基準コンデンサ
ＣR の静電容量の偏差に基づいて、ダイヤフラム部３に
作用する圧力を検出できることになる。

【００４１】具体的には、第１のローパスフィルタ１９
が、周波数が３３０ＫＨｚの搬送波信号Ｓｃを検出コン
デンサＣD の静電容量に応じた増幅率でＡＭ変調すると
共に、第２のローパスフィルタ２０が、上記搬送波信号
Ｓｃを基準コンデンサＣR の静電容量に応じた増幅率で
ＡＭ変調するようになり、それら各ＡＭ変調信号Ｓｃ′
及びＳｃ″の偏差が差動増幅回路２２によって増幅され
るようになる。このとき、基準コンデンサＣR の静電容
量は一定値を示すが、検出コンデンサＣD の静電容量
は、ダイヤフラム部３に作用する圧力によって変化する
ものであるから、結果的に、差動増幅回路２２により増
幅された信号の振幅レベルは、ダイヤフラム部３に作用
する圧力の大きさを示すことになる。

【００４２】そして、本実施例では、搬送波信号Ｓｃに
重畳した状態の圧力検出信号を含む上記差動増幅回路２
２からの出力信号を、通過帯域の中心周波数ｆｃが当該
搬送波信号Ｓｃの周波数と一致するように設定されたバ
ンドパスフィルタ２４を通過させた後に検波する構成と
しているから、その検波後の信号の振幅レベルに基づい
てダイヤフラム部３に作用する圧力の大きさを検出でき
ることになる。

【００４３】この場合、前述したように、差動増幅回路
２２の出力信号がバンドパスフィルタ２４に通されるこ
とによって、当該出力信号に含まれるノイズ成分がほと
んど除去されるため、前記検出コンデンサＣD 及び基準
コンデンサＣR の各一方の電極が、種々のノイズが重畳
した状態のシャーシグランドに接続されるような状況下
においても、検出圧力を示す出力信号のＳ／Ｎ比が低下
する虞がなくなる。

【００４４】また、本実施例によれば、バンドパスフィ
ルタ２４の通過帯域の中心周波数ｆｃが、搬送波信号Ｓ
ｃの周波数に連動して変化するクロック信号Ｐｃに同期
して変更される構成としたから、発振回路１７の発振周
波数、つまり搬送波信号Ｓｃの周波数が温度ドリフトな
どにより変動するような状況下であっても、前記差動増
幅回路２２からの出力信号がバンドパスフィルタ２４を
通過する過程で無闇に減衰される虞がなくなり、結果的
に出力信号のＳ／Ｎ比を常に良好な状態に維持できるよ
うになる。

【００４５】さらに、本実施例によれば、検出コンデン
サＣD の可動電極３ａを形成するダイヤフラム部３が、
受圧口２ａを備えた金属製のハウジング本体部２と一体
に形成された構成となっているから、そのダイヤフラム
部３に圧力を作用させるための閉じた空間部を形成する
ために、特別なシール構造を設ける必要がなくなって、
高圧力を検出可能な構成を容易に実現できるようになる
と共に、シール構造部分の劣化に起因して寿命に対する
信頼性が低下する虞がなくなる。

【００４６】しかも、金属製のダイヤフラム部３の表面
を、上記検出コンデンサＣD を構成するために必要な可
動電極３ａとして利用できると共に、別部品を用いたシ
ール構造を不要にできるから、構造の簡単化も同時に図
り得るようになる。また、上記可動電極３ａは、金属製
ハウジング１を所定部位に取り付けたときに、当該ハウ
ジング１を介してシャーシグランドされることになるか
ら、そのグランドのための構造も簡単化できるようにな
る。

【００４７】加えて、本実施例によれば、ハウジング１
に対して、スペーサとしての複数個の樹脂ビーズ７を配
合した可撓性接着剤８を介して固定される基板４上に、
前記検出コンデンサＣD の検出電極５をダイヤフラム部
３側の可動電極３ａと対向させた状態で形成すると共
に、前記基準コンデンサＣR の基準電極６をハウジング
本体部２側の固定電極２ｅと対向させた状態で形成する
構成としたから、検出コンデンサＣD を構成する可動電
極３ａ及び検出電極５間のギャップ寸法、並びに基準コ
ンデンサＣR を構成する固定電極２ｅ及び基準電極６間
のギャップ寸法の管理を、上記樹脂ビーズ７の直径を選
択することによって容易に行い得るようになる。

【００４８】また、この場合には、組み付け誤差や温度
ドリフトなどに起因して検出コンデンサＣD の静電容量
が変動した場合に、基準コンデンサＣR の静電容量も同
様に変動することになるから上記のような検出コンデン
サＣD の静電容量の変動を、これに追随した基準コンデ
ンサＣR の静電容量の変動により相殺できるようにな
り、結果的に圧力の検出精度を高め得るようになる。

【００４９】尚、本発明は上記した実施例に限定される
ものではなく、次のような変形または拡張が可能であ
る。第１の変調手段として、検出コンデンサＣD に対し
て抵抗要素より成るインピーダンス要素Ｚ１を組み合わ
せた第１のローパスフィルタ１９を設ける構成とした
が、検出コンデンサＣD に対して、コンデンサ要素及び
コイル要素やトランジスタなどの能動素子を組み合わせ
て第１の変調手段を構成しても良い。また、第２の変調
手段についても、基準コンデンサＣR に対して上述同様
の要素或いは能動素子を組み合わせる構成を採用でき
る。

【００５０】ハウジング１の材料として降伏抗力が大き
な金属材料を利用する構成としたが、このような構成は
必ずしも必要ではなく、一般的な大きさの降伏抗力を備
えた材料（例えばＳ１５Ｃのようなカーボン鋼）を利用
しても良い。車両用ディーゼルエンジンの燃料噴射圧検
出用センサに限らず、静電容量式圧力センサ全般に広く
適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図

【図２】作用説明用の部分等価回路図

【図３】全体の縦断面図

【図４】要部の構成を摸式的に示す縦断面図

【符号の説明】

図面中、１はハウジング、２はハウジング本体部、２ａ
は受圧口、２ｅは固定電極、３はダイヤフラム部、３ａ
は可動電極、４は基板、５は検出電極（固定電極）、６
は基準電極（固定電極）、７は樹脂ビーズ（スペー
サ）、８は可撓性接着剤、９は処理回路用ＬＳＩ、１７
は発振回路、１８はクロック発生回路（信号発生手
段）、１９は第１のローパスフィルタ（第１のＡＭ変調
手段）、２０は第２のローパスフィルタ（第２のＡＭ変
調手段）、２２は差動増幅回路（増幅手段）、２４はバ
ンドパスフィルタ、２５は検波回路、ＣD は検出コンデ
ンサ、ＣRは基準コンデンサを示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイヤフラム部に設けられた可動電極及
   びこれと所定ギャップを存して対向する固定電極により
   構成された検出コンデンサを備え、この検出コンデンサ
   の一方の電極がグランドされた状態で使用される静電容
   量式圧力センサにおいて、 対をなす固定電極により構成され一方の電極がグランド
   される基準コンデンサと、 所定周波数の搬送波信号を発生する発振回路と、 前記搬送波信号を前記検出コンデンサの静電容量に応じ
   た増幅率でＡＭ変調する第１の変調手段と、 前記搬送波信号を前記基準コンデンサの静電容量に応じ
   た増幅率でＡＭ変調する第２の変調手段と、 前記第１及び第２の変調手段による各変調出力の偏差を
   増幅する増幅手段と、 この増幅手段による増幅信号を通過させるように設けら
   れ、その通過帯域の中心周波数が前記搬送波信号の周波
   数と一致するように設定されたバンドパスフィルタとを
   備えたことを特徴とする静電容量式圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記発振回路からの搬送波信号を波形整
   形することにより当該搬送波信号と同一周波数のクロッ
   ク信号を発生する信号発生手段を備え、 前記バンドパスフィルタは、その通過帯域の中心周波数
   を前記クロック信号の周波数に同期して変更するように
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の静電容
   量式圧力センサ。
3. 【請求項３】 前記ダイヤフラム部と圧力検出対象の媒
   体が入り込む受圧口を備えたハウジング本体部とを一体
   に形成して成る金属製ハウジングを設けて、このハウジ
   ングをグランドすると共に、 前記ダイヤフラムの受圧面と反対側の面が前記可動電極
   として機能するように構成したことを特徴とする請求項
   １または２記載の静電容量式圧力センサ。
4. 【請求項４】 前記ハウジングにスペーサを介して固定
   される基板を備え、 この基板上に、前記検出コンデンサの固定電極を前記ダ
   イヤフラム部と対向させた状態で形成すると共に、前記
   基準コンデンサの一方の電極を前記ハウジング本体部と
   対向させた状態で形成することにより、当該ハウジング
   本体部が基準コンデンサの他方の電極として機能するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項３記載の静電容量
   式圧力センサ。