特許 6249570 静電容量型圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6249570

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】静電容量型圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/12 20060101AFI20171211BHJP

【ＦＩ】

   G01L9/12

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-549226(P2015-549226)

(86)(22)【出願日】2014年11月25日

(86)【国際出願番号】JP2014081103

(87)【国際公開番号】WO2015076413

(87)【国際公開日】20150528

【審査請求日】2017年10月18日

(31)【優先権主張番号】特願2013-243382(P2013-243382)

(32)【優先日】2013年11月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000127961

【氏名又は名称】株式会社堀場エステック

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(72)【発明者】

【氏名】岸田 創太郎

(72)【発明者】

【氏名】畑板 剛久

(72)【発明者】

【氏名】▲桑▼原 朗

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３４２３６８６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４０１４００６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許第４５４２４３５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特許第４７９８６０５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４９９３３４５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５１７９７５２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５４５７４０４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５３８４７１０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４１６２９９０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５１３３４８４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第６１３０７６５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特公平３−６４８１３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４８８０１５４（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ９／１２

本件特許出願に対応する国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０８１１０３の調査結果が利用された。

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力により変形するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムとギャップを形成して対向する電極面を有した電極体と、
一端側に前記ダイヤフラムが接合され、前記電極体の少なくとも一部が内部に収容されるボディと、を備え、
前記電極体が、前記電極面を有し、前記ボディ内に設けられる測定電極と、前記ボディの他端側に固定され、前記測定電極から信号を取り出すための信号取り出し電極と、前記測定電極及び前記信号取り出し電極を電気的に接続する可撓性接続部材と、を具備し、
前記測定電極又は前記信号取り出し電極に形成された収容凹部に前記可撓性接続部材が収容されていることを特徴とする静電容量型圧力センサ。

【請求項2】

前記測定電極又は前記信号取り出し電極の一方に前記収容凹部が形成されており、前記測定電極又は前記信号取り出し電極の他方が前記収容凹部内に挿入される挿入部を有し、
前記可撓性接続部材が前記収容凹部と前記挿入部との間に設けられている請求項１記載の静電容量型圧力センサ。

【請求項3】

前記可撓性接続部材が、弾性体で形成されており、その弾性力で前記測定電極及び前記信号取り出し電極と接触するように構成されている請求項１記載の静電容量型圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力により変形するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに対して対向して設けられた電極体との間の静電容量の変化に基づいて流体の圧力を測定するための静電容量型圧力センサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体製造工程等でガスの圧力を測定するために用いられる静電容量型圧力センサとしては、円筒状のボディの一端に接合されたダイヤフラムと、ボディの他端側に信号取り出し側が絶縁体により固定され、電極面がボディ内で前記ダイヤフラムとギャップを形成して対向するように設けられる電極体とを備えている。
ところで、このような静電容量型圧力センサでは、前記電極体の信号取り出し側の固定が何らかの原因でずれてしまうと、それに伴ってボディ内の電極面の位置が変化し、ギャップが設計値から大きくずれて圧力の測定精度が悪くなってしまうという問題がある。

【0003】

また、特許文献１や図７に示されるような静電容量型圧力センサもある。より具体的には、図７に示される静電容量型圧力センサ１００Ａは、ステンレス等の金属で形成あれた概略円筒形状のボディ１Ａと、前記ボディ１Ａの先端側を塞ぐように接合されたダイヤフラム２Ａと、前記ダイヤフラム２Ａに対して所定のギャップを形成して対向する電極面３ＳＡを有した電極体３ＡＡと、前記ボディ１Ａに支持されており、前記電極面３ＳＡを前記ボディ１Ａ内の所定の位置に配置するガラス又はセラミックス等から形成される絶縁配置体４Ａと、を備えている。

【0004】

前記電極体３ＡＡは、前記絶縁配置体４Ａの先端面に蒸着された金属膜である電極面３ＳＡと、前記ボディ１Ａの他端側を封止するガラスである絶縁封止体６Ａに固定されており、前記ボディ１Ａの外部へ信号を取り出すための信号取り出し電極３２Ａと、前記電極面３ＳＡと前記信号取り出し電極３２Ａとの間を電気的に接続するものであり、前記信号取り出し電極３２Ａに一端が固定されたスプリング３３Ａと、から構成されている。このように構成することで、前記ボディ１Ａの熱変形により前記ダイヤフラム２Ａと前記電極面３ＳＡとのギャップに変化が生じにくくすることが意図されている。

【0005】

しかしながら、図７に示されるような前記スプリング３３Ａによる前記電極面３ＳＡと前記信号取り出し電極３２Ａとの接続構造では、前記スプリング３３Ａが空気中に露出しているので、空気中の電磁波ノイズを拾ってしまい、前記電極面３ＳＡから得られる信号のＳ／Ｎ比が悪くなる。その結果、圧力の測定精度が悪化してしまうことになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特表２００３−５０５６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、温度変化の影響だけでなく、空気中の電磁波ノイズの影響が圧力の測定値に表れるのを防ぐことができる静電容量型圧力センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

すなわち、本発明の静電容量型センサ、圧力により変形するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムとギャップを形成して対向する電極面を有した電極体と、一端側に前記ダイヤフラムが接合され、前記電極体の少なくとも一部が内部に収容されるボディと、を備え、前記電極体が、前記電極面を有し、前記ボディ内に設けられる測定電極と、前記ボディの他端側に固定され、前記測定電極から信号を取り出すための信号取り出し電極と、前記測定電極及び前記信号取り出し電極を電気的に接続する可撓性接続部材と、を具備し、前記測定電極又は前記信号取り出し電極に形成された収容凹部に前記可撓性接続部材が収容されていることを特徴とする。

【0009】

このようなものであれば、前記可撓性接続部材が金属で形成されている前記測定電極又は前記信号取り出し電極に形成された収容凹部内に収容されているので、前記可撓性部材は静電遮蔽されることになり、空気中の電磁波ノイズを拾わないようにすることができる。したがって、前記信号取り出し電極から取得される信号のＳ／Ｎ比を改善することができ、圧力の測定精度を向上させることができる。

【0010】

また、前記電極体が、前記測定電極と前記信号取り出し電極に分割されているので、前記ボディの熱変形の影響が前記電極面には表れにくい。このため、前記ダイヤフラムと前記電極面とのギャップ、及び、圧力の測定精度も温度変化の影響を受けにくい。また、前記信号取り出し電極の前記ボディに対する絶縁体等による固定が熱変形以外の理由でずれたとしても、分割されている前記測定電極にはそのずれの影響が表れず、圧力の測定精度が悪化しない。これらのことから、温度変化、空気中の電磁波ノイズの双方に対してロバストな静電容量型圧力センサを実現することができる。

【0011】

前記測定電極と前記信号取り出し電極からなる分割構造を実現しつつ、前記可撓性接続部材が収容されている場所に空気中から電磁波ノイズが入り込む隙間をほとんど形成しないようにするには、前記測定電極又は前記信号取り出し電極の一方に前記収容凹部が形成されており、前記測定電極又は前記信号取り出し電極の他方が前記収容凹部内に挿入される挿入部を有し、前記可撓性接続部材が前記収容凹部と前記挿入部との間に設けられていればよい。

【0012】

前記ボディの熱変形の影響で前記信号取り出し電極の固定位置が変化したとしても、その移動量が前記測定電極へほとんど伝達されないようにし、前記ダイヤフラムと前記電極面との間のギャップが変化しないようにするには、前記可撓性接続部材が、弾性体で形成されており、その弾性力で前記測定電極及び前記信号取り出し電極と接触するように構成されていればよい。このようなものであれば、前記可撓性部材は、前記測定電極及び前記信号取り出し電極のいずれにも固定されておらず単に接触しているだけなので、電気的な接続は常に維持しつつ、前記信号取り出し電極の変位については前記電極面へと伝達されにくくすることができる。

【発明の効果】

【0013】

このように本発明の静電容量型圧力センサによれば、前記電極体が前記測定電極と前記信号取り出し電極に分割されており、これらの間を接続する可撓性接続部材が、前記測定電極又は前記信号取り出し電極に形成された収容凹部内に収容されているので、静電遮蔽により前記可撓性接続部材が空気中の電磁波ノイズを拾うのを防ぐことができる。したがって、前記信号取り出し電極から取り出される信号におけるＳ／Ｎ比を改善し、圧力の測定精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る静電容量型圧力センサの模式的断面図。

【図2】同実施形態におけるダイヤフラムと電極面の周辺を拡大した模式的断面図。

【図3】同実施形態における絶縁配置体を押圧する押圧機構の周辺を拡大した模式的断面図。

【図4】同実施形態における位置調整体について示す模式的斜視図。

【図5】本発明の別の実施形態に係る静電容量型圧力センサを示す模式的断面図。

【図6】本発明のさらに別の実施形態に係る静電容量型圧力センサを示す模式的断面図。

【図7】従来の静電容量型圧力センサの構造を示す模式的断面図。

【符号の説明】

【0015】

１００・・・静電容量型圧力センサ
１ ・・・ボディ
１１ ・・・支持部
２ ・・・ダイヤフラム
３ ・・・電極体
３１ ・・・測定電極
３２ ・・・信号取り出し電極
３３ ・・・スプリング（可撓性接続部材）
３Ａ ・・・対向部
３Ｂ ・・・貫通部
３Ｃ ・・・ねじ部
３Ｄ ・・・ナット部材
３Ｅ ・・・収容凹部
３Ｆ ・・・挿入部
３Ｓ ・・・電極面
４ ・・・絶縁配置体
４１ ・・・平坦面
５ ・・・押圧機構
５１ ・・・第１リング状部材
５２ ・・・第２リング状部材
５Ａ ・・・位置調整体
５Ｐ ・・・被押圧面
５Ｃ ・・・接触面
５３ ・・・押圧板
６ ・・・絶縁封止体
ＳＣ ・・・固定ねじ
ＰＬ ・・・支持面

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の一実施形態に係る静電容量型圧力センサ１００について図１乃至４を参照しながら説明する。
前記静電容量型圧力センサ１００は、例えばマスフローコントローラ等の流量制御装置や圧力制御装置において流体の圧力を測定するために用いられるものである。このものは、図１に示すように流体の圧力により変形が生じるダイヤフラム２と、前記ダイヤフラム２と対向して設けられた電極面３Ｓとを有し、前記ダイヤフラム２及び前記電極面３Ｓ間の静電容量の変化から圧力を測定するものである。

【0017】

より具体的には前記静電容量型圧力センサ１００は、図１に示すように流体の流れる流路に対して取り付けられる概略中空円筒状の取付部ＡＴと、前記取付部ＡＴの上側に設けられ、内部に各部材が収容されるボディ１とを備えたものである。前記ボディ１はステンレス等の金属で形成された概略円筒状のものであって、一端側開口を塞ぐように前記ダイヤフラム２が接合してあり、他端側開口は蓋体１２で塞ぐように封止してある。また、前記ボディ１の内部には、図１及び図２に示すように前記電極面３Ｓを有する電極体３の一部と、前記電極体３の一部を配置する絶縁配置体４と、前記絶縁配置体４を図面視において左右方向に挟んで押圧する押圧機構５とが収容してある。前記ボディ１に収容されている各部材については前記ボディ１の中心軸線ＣＮに対して左右対称となるように構成してある。

【0018】

各部についてその詳細を説明する。

【0019】

前記電極体３は、前記ボディ１と線膨張係数の値が近い金属で形成されたものであって、前記電極面３Ｓを有し、前記絶縁配置体４に取り付けられる測定電極３１と、前記測定電極３１から信号を取り出すためのものであり、前記蓋体１２によって前記ボディ１の他端側に固定される信号取り出し電極３２と、前記測定電極３１及び前記信号取り出し電極３２を電気的に接続する可撓性接続部材であるスプリング３３と、から構成してある。

【0020】

前記測定電極３１は、図２の縦断面拡大図において概略逆Ｔ字状をなすものであり、前記ダイヤフラム２と所定のギャップを形成して対向する円形状の前記電極面３Ｓを有する概略円板状の対向部３Ａと、前記対向部３Ａの中央から前記絶縁封止体６側へと突出し、前記絶縁配置体４を貫通させて取り付けられる円柱状の貫通部３Ｂとからなる。前記貫通部３Ｂの外側周面中央部には、ねじ部３Ｃが形成してあり、このねじ部３Ｃにナット部材３Ｄを螺合させていくことで前記対向部３Ａの上面側と前記ナット部材３Ｄとで前記絶縁配置体４を挟持するように固定ねじ機構を構成してある。すなわち、前記測定電極３１は前記絶縁配置体４と一体となっており、実質的に前記絶縁配置体４からのみ力を受けて前記ボディ１内の位置が決定されるものである。

【0021】

前記信号取り出し電極３２は、前記ダイヤフラム２と前記電極面３Ｓとのギャップが変化して静電容量が変化したことを電圧値として外部に取り出すためのものである。図１及び図２に示すように前記信号取り出し電極３２は、その外側を金属製の中空円筒形状のシールドキャップ７で覆われており、信号取り出し電極３２と前記シールドキャップ７との間は絶縁封止体６によって封止及び固定してある。そして、前記信号取り出し電極３２は一端部が前記絶縁封止体６内に配置してあり、他端部は前記ボディ１の外部に露出するようにしてある。また、前記信号取り出し電極３２の一端部には前記スプリング３３が収容される概略円筒形状の収容凹部３Ｅが形成してあり、組み付けられた状態で、前記貫通部３Ｂの先端部分を挿入部３Ｆとして前記収容凹部３Ｅ内まで挿入してある。

【0022】

前記スプリング３３は、前記収容凹部３Ｅの底面と前記挿入部３Ｆとの離間距離よりも自然長が長いものであって、図２に示すように予め縮ませた状態で前記収容凹部３Ｅ及び前記挿入部３Ｆ間に設けてある。そして、前記スプリング３３は、前記収容凹部３Ｅの底面と前記挿入部３Ｆの先端面との間に固定せずにその伸びによって接触を維持し続けるように構成してある。図２から分かるように前記スプリング３３の周囲は略金属で囲われており、下側の前記凹部の内側周面と前記挿入部３Ｆの外側周面との間にわずかな隙間が存在するだけである。言い換えると、前記収容凹部３Ｅ内にある前記スプリング３３に対して空気中の電磁波ノイズが入りにくいように静電遮蔽構造が形成してある。

【0023】

次に前記絶縁配置体４、及び、静電容量型圧力センサ１００に温度変化があった場合でも前記電極面３Ｓと前記ダイヤフラム２とのギャップに変化が生じないようにするための支持構造ＳＰについて詳述する。

【0024】

図２に示すように前記絶縁配置体４は、ガラス又はセラミックスで形成された中央部に前記貫通部３Ｂを通すための穴を有する円板状の部材である。前記絶縁配置体４の上面には後述する位置調整体５Ａを挿入されるように４５°で角を切り落としてあり、前記ダイヤフラム２側の先端には平坦面４１が形成してある。そして、この絶縁配置体４は、前記ダイヤフラム２から前記ボディ１の他端側へ所定離間した支持面ＰＬと前記平坦面４１が略一致するように前記ボディ１から内周側へと突出させてある支持部１１によって支持されるようにしてある。図２から分かるように前記絶縁配置体４は、前記ダイヤフラム２から前記支持部１１の上面に設定される前記支持面ＰＬまでの間には配置されないようにしてある。また、図２に示すように前記支持部１１の軸方向（前記ダイヤフラム２の上下面での圧力が平衡状態となっており、薄平板状となっている状態における当該ダイヤフラム２に対して垂直な方向）の寸法は、前記対向部３Ａの軸方向の寸法と略同じに設定してある。すなわち、前記支持部１１の上面である前記支持面ＰＬを基準として前記ダイヤフラム２側を見た場合、前記電極体３の一部のみが前記ダイヤフラム２側へと突出するように構成してある。

【0025】

このような絶縁配置体４を支持するための支持構造ＳＰによって、温度変化による熱変形がボディ１に生じたとしても前記ダイヤフラム２と前記電極面３Ｓとの間のギャップがほとんど変化しない理由について説明する。

【0026】

設計上の前記ダイヤフラム２から前記支持部１１の上面である支持面ＰＬまでの軸方向の寸法がＬ_１だったとし、前記ボディ１に温度上昇があり、当該ボディ１の熱膨張により前記ダイヤフラム２から前記支持部１１の上面までの寸法Ｌ_１＋ΔＬ_１となったとする。この場合、前記平坦面４１は前記支持面ＰＬからΔＬ_１だけ上昇することになり、もし前記対向部３Ａに熱膨張がなかったら前記ギャップはΔＬ_１だけ広がることになる。本実施形態では、前記対向部３Ａは金属で形成されているため実際には熱膨張が生じ、設計上での前記対向部３Ａの軸方向の寸法がＬ_２だったとすると熱膨張後はＬ_２＋ΔＬ_２になる。したがって、前記ギャップの設計上での値をＧ_Ｄ、前記ボディ１の熱膨張後の値をＧ_Tとすると、Ｇ_Ｄ＝Ｌ_１−Ｌ_２、Ｇ_T＝（Ｌ_１＋ΔＬ_１）―（Ｌ_２＋ΔＬ_２）と表すことができる。これらの式から前記ボディ１の熱変形後のギャップは、Ｇ_Ｄ＝Ｇ_T＋（ΔＬ_１−ΔＬ_２）となる。ここで、前記ギャップは静電容量を測定できるように数十ミクロン程度と非常に小さく設定されるので、Ｌ_１とＬ_２は略等しく、前記ボディ１と前記電極体３の材質を線膨張係数の値が近い金属に設定することで、ΔＬ_１−ΔＬ_２≒０とすることができるので、Ｇ_Ｄ≒Ｇ_Tとなる。なお、前記ボディ１に熱収縮が生じた場合も同様の議論が成り立つ。

【0027】

このように前記支持構造ＳＰでは前記ダイヤフラム２から前記支持部１１の上面である支持面までの間には、金属で形成された前記ボディ１と前記対向部３Ａしか存在せず、線膨張係数が大きく異なる部材は存在しないため、前記ギャップを温度変化によらず常に一定に保つことができる。

【0028】

次に前記押圧機構５について説明する。

【0029】

前記押圧機構５は、図２に示すように前記絶縁配置体４の上面における角部分に挿入される楔部材である２つの概略Ｃ字リング状の部材からなる位置調整体５Ａと、前記位置調整体５Ａの上面を前記ダイヤフラム２側へと押圧する押圧板５３とから構成してある。ここで、前記押圧板５３は、前記位置調整体５Ａの各上面を覆うように設けられており、この押圧板５３が前記ボディ１に対して固定ねじＳＣにより軸方向へねじ止めされ、締めあげられていくことで介在体５Ｔを介して前記位置調整体５Ａを前記ダイヤフラム２側へと押圧するようにしてある。

【0030】

前記位置調整体５Ａは、前記絶縁配置体４の上面において外周端に配置される第１リング状部材５１と、前記絶縁配置体４の上面において内周端に配置される第２リング状部材５２とから構成してあり、それぞれの部材は図２及び図３に示すよう上面に前記押圧板５３によって軸方向の力で押圧される被押圧面５Ｐを有している。また、図３（ｂ）及び図３（ｃ）の縦断面図及び図４（ａ）、（ｂ）の斜視図に示すように前記第１リング状部材５１は内側側面に、前記第２リング状部材５２は外側側面に前記絶縁配置体４と接触して斜め方向に押圧する接触面５Ｃを有している。前記第１リング状部材５１の外側側面は前記ボディ１と接触し、前記第２リング状部材５２の内側側面は前記貫通部３Ｂの外側周面に接触するようにしてある。すなわち、各リング状部材５１、５２が前記押圧板５３により前記ダイヤフラム２側へと押圧されると楔のように前記ダイヤフラム２側へと食い込んでいくよう構成してあるので、前記各接触面５Ｃにより力が分解されて、前記絶縁配置体４は軸方向及び半径方向（前記ダイヤフラム２の上下面での圧力が平衡状態となっており、薄平板状となっている状態における当該ダイヤフラム２に対して平行な方向）に同時に押圧される。別の観点から表現すると、各リング状部材５１、５２は、概略Ｃ字リング状で切欠き部分が存在する楔状部材であるので、前記押圧板５３により押し込み量によってその広がり具合が変化しつつ、食い込み量が変化し、軸方向と半径方向の双方に前記絶縁配置体４を押圧することになる。

【0031】

このように構成された押圧機構５により、前記電極面３Ｓの中心と前記ダイヤフラム２の中心が中心軸線ＣＮ上に揃うように保たれる作用について説明する。

【0032】

図２及び図３（ａ）に示すように、前記第１リング状部材５１の接触面５Ｃと前記第２リング状部材５２の接触面５Ｃによって前記絶縁配置体４は前記半径方向（前記平行な方向）に対して挟まれており、双方からそれぞれ逆向きの方向の力が加えられている。仮に前記絶縁配置体４の位置が図面視において右方向にずれたとすると、前記絶縁配置体４は、第１リング状部材５１のみと当接することになる。したがって、前記絶縁配置体４は前記第１リング状部材５１により前記第２リング状部材５２側へと押し戻される。そして、前記絶縁配置体４の移動は各リング状部材５１、５２からの力が釣り合う位置である、前記絶縁配置体４の中心が中心軸線ＣＮ上に配置されるまで続く。また、前記絶縁配置体４が図面視において左方向にずれたとしても同様に前記絶縁配置体４は前記押圧機構５により当初の位置に戻されることになる。したがって、この押圧機構５により前記絶縁配置体４の中心は中心軸上に常に配置されるので、当該絶縁配置体４に固定されている前記測定電極３１及び前記電極面３Ｓも半径方向に対して常に同じ位置に配置されることになる。

【0033】

このように本実施形態の静電容量型圧力センサ１００によれば、前記ボディ１内に収容されている前記絶縁配置体４及び前記測定電極３１を支持するための前記支持構造ＳＰによって、温度変化により前記ボディ１に熱変形が生じたとしても前記ダイヤフラム２と前記電極面３Ｓとのギャップをほとんど変化させないようにすることができる。したがって、測定される圧力の値には温度変化の影響はほとんど表れないようにできる。

【0034】

また、前記押圧機構５によって前記ダイヤフラム２に平行な方向に対して前記電極面３Ｓがずれることを防ぎ、前記ダイヤフラム２の中心と前記電極面３Ｓの中心が中心軸線ＣＮ上に揃った状態を保つことができる。したがって、前記電極面３Ｓは前記ダイヤフラム２が圧力の変化により最も大きく変形する中心領域と略常に対向し続けることができ、圧力以外の要因による静電容量の変化が検出されないようになる。

【0035】

さらに、前記電極体３は前記測定電極３１と前記信号取り出し電極３２に分割されており、前記測定電極３１は自由に動くことができるので、前記支持構造ＳＰ及び前記押圧機構５による作用が阻害されず、上述した効果をより得やすくできる。

【0036】

加えて、前記測定電極３１と前記信号取り出し電極３２との間を接続するスプリング３３は、前記収容凹部３Ｅ内に収容されて略静電遮蔽されているので、前記電極面３Ｓで取得できた信号に対して空気中の電磁波ノイズが重畳することによって、測定される圧力のＳ／Ｎ比が低下するのを防ぐことができる。

【0037】

これらのことから、本実施形態の静電容量型圧力センサ１００であれば、非常に高精度に圧力の測定を行うことができる。

【0038】

なお、本実施形態では前記絶縁配置体４の下面は平坦面４１として形成してあるので、例えば平面度等の精度を出しつつ形成しやすい。この平坦面４１に前記測定電極３１の対向部３Ａが取り付けられるので前記電極面３Ｓと前記ダイヤフラム２との間の平行度も出しやすく、圧力の測定精度も高めやすい。

【0039】

また、前記測定電極３１を前記絶縁配置体４へ固定する方法としてねじ止めを採用しているので、組立精度を確保しつつその組立作業を簡単なものにしやすい。

【0040】

その他の実施形態について説明する。なお、前記実施形態の各部材と対応する部材には同じ符号を付すこととする。

【0041】

前記実施形態では前記電極体３は前記測定電極３１と前記信号取り出し電極３２に分割されていたが、図５に示すようにそれぞれを一体にしてしまっても構わない。図５のようなものであっても前記実施形態と同様の支持構造ＳＰを有しているので、温度変化があったとしても前記ダイヤフラム２と前記電極面３Ｓとのギャップを略一定に保つことができ、圧力の測定値を温度変化に対してロバストなものにできる。

【0042】

さらに、図６に示すように前記収容凹部３Ｅは前記信号取り出し電極３２と前記測定電極３１の両方にわたって設けて、その中に前記可撓性接続部材としてスプリング３３を設けてもよい。ここで、前記可撓性接続部材は、収容凹部３内に完全に収容されているものだけでなく、少なくともその一部が収容されて一部が外部へ露出しているものであっても構わない。加えて、前記可撓性接続部材はスプリング３３に限られるものではなく、導電性を有する紐や導線等であっても構わない。要するに、可撓性接続部材は電気的な接続を保てるものであって、前記測定電極３１及び前記信号取り出し電極３２の双方に実質的にほとんど力を作用させないようなものであればよい。また、前記固定ねじ機構としては、前記絶縁配置体４が前記貫通部３Ｂに形成されたねじ部３Ｃと螺合するナット部材３Ｄとしての機能を兼ねるようにしてもよい。

【0043】

前記各実施形態から分かるように前記収容凹部は前記測定電極又は前記信号取り出し電極に形成されたものであればよい。より厳密に記載すると前記収容凹部は前記測定電極及び／又は前記信号取り出し電極に形成されるものであってもよい。また、前記可撓性接続部材が前記収容凹部内に収容されているとは、前記収容凹部内に前記可撓性接続部材の全体が収容されている場合だけでなく、当該可撓性接続部材の一部が外部へ露出するような態様で収容されている場合も含む概念である。

【0044】

前記押圧機構についても前記実施形態に記載したものに限られない。例えば前記接触面を傾斜面ではなく曲面として形成し、前記絶縁配置体の断面に対して線接触又は点接触するように構成してもよい。また、前記第１リング状部材のみで前記位置調整体を構成しても構わない。要するに前記押圧機構は、前記絶縁配置体を半径方向に挟んでそれぞれ逆向きの力がかかるように構成したものであればよい。さらに、前記実施形態ではリング状部材はＣ字リング状に形成したが、例えば完全にリング状に形成しても構わない。加えて、前記絶縁配置体に形成する角は４５度に傾斜したものに限られず、その他の角度にして軸方向と半径方向の力の分配を適宜調節しても構わない。

【0045】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明によれば、信号取り出し電極から取り出される信号におけるＳ／Ｎ比を改善し、圧力の測定精度が高い静電容量型圧力センサを提供できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】