(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）内側キャビティを規定し、アパーチャを規定したハブとスポークとのアッセンブリを有し、第１の熱膨張係数を有するハウジング部材と、
（Ｂ）このハウジング部材中に設けられ、前記内側キャビティを第１のチャンバと第２のチャンバとに分けており、一部が、第２のチャンバ内の圧力より大きい第１のチャンバ内の圧力に対応して第１の方向に曲がり、かつ第１のチャンバ内の圧力より大きい第２のチャンバ内の圧力に対応して前記第１の方向とは逆の第２の方向に曲がるダイアフラムと、
（Ｃ）前記第１のチャンバ内に配置され、前記ハウジング部材に接合され、平らな部分と前記アパーチャ中に延びたロッド部分とを有し、前記ダイアフラムの少なくとも一部とキャパシタを形成したコンダクターを備え、前記第１の熱膨張係数と異なる第２の熱膨張係数を有する電極と、
（Ｄ）前記第１及び第２の熱膨張係数より低い第３の熱膨張係数を有し、前記アパーチャ中に位置するプラグを備えた低熱膨張係数の部材とを具備し、
前記アパーチャは、前記ダイアフラムに面したハブの第１の面からと反対側の第２の面からとからハブの中へと延びており、
前記ロッド部分の一端部は、前記第１の面からハブ中に挿入されており、前記プラグは、前記ロッド部分の一端部と近接するように前記第２の面からハブ中に挿入されている、圧力変換器アッセンブリ。
【請求項２】
前記アパーチャとプラグとは、共通の軸を中心として位置されている、請求項１の圧力変換器アッセンブリ。
【請求項３】
前記ハブは、前記ダイアフラムに対してほぼ平行に延びており、前記プラグは、前記ロッド部分の一端部と前記アパーチャ中で結合されている請求項１又は２の圧力変換器アッセンブリ。
【請求項４】
前記ロッド部分は、セラミックでできている、請求項１ないし３のいずれか１の圧力変換器アッセンブリ。
【請求項５】
前記平らな部分は、前記ロッド部分と共にモノリシックに形成されている、請求項１ないし４のいずれか１の圧力変換器アッセンブリ。
【請求項６】
前記第２の熱膨張係数は、前記第１の熱膨張係数より低い、請求項１ないし５のいずれか１の圧力変換器アッセンブリ。
【請求項７】
前記ハウジング部材は、金属で形成され、また、前記プラグは、セラミックで形成されている、請求項１ないし６のいずれか１の圧力変換器アッセンブリ。
【請求項８】
前記電極は、誘電本体を有し、また、前記コンダクターは、この誘電本体に設けられた導電性の面であり、また、この誘電本体は、前記第２の熱膨張係数を規定している、請求項１ないし７のいずれか１の圧力変換器アッセンブリ。
【請求項９】
（Ａ）内側キャビティを規定したハウジング部材と、
（Ｂ）前記ハウジング部材中に設けられ、前記内側キャビティを第１のチャンバと第２のチャンバとに分け、一部が、第２のチャンバ内の圧力より大きい第１のチャンバ内の圧力に対応して第１の方向に曲がり、かつ第１のチャンバ内の圧力より大きい第２のチャンバ内の圧力に対応して第１の方向とは逆の第２の方向に曲がるダイアフラムと、
（Ｃ）前記第１のチャンバ内に配置され、前記ハウジング部材に接合された金属の内部の電極と、
（Ｄ）前記内部の電極を囲むように前記第１のチャンバ内に配置され、前記ハウジング部材に接続された金属の外部の電極とを具備し、
前記内部の電極は、
前記ダイアフラムの少なくとも一部と第１のキャパシタを形成した金属の内部のコンダクターと、
前記内部のコンダクターが設けられた金属の平らな部分と、
金属のロッド部分とを有し、
前記外部の電極は、
前記ダイアフラムの少なくとも一部と第２のキャパシタを形成した金属の外部のコンダクターと、
前記外部のコンダクターが設けられた環状の平らな部分と、
前記内部の電極の前記平らな部分の下面と同一平面でこの下面を囲んでいる下面と、
前記内部の電極の前記ロッド部分を囲んで、このロッド部分と同軸的に延びている管状の部分とを有している、圧力変換器アッセンブリ。
【請求項１０】
前記ハウジング部材は、アパーチャを規定したハブとスポークとのアッセンブリを有し、前記内部の電極のロッド部分は、前記アパーチャ中に延びており、前記外部の電極の管状の部分は、前記アパーチャ中に延びている、請求項９の圧力変換器アッセンブリ。
【請求項１１】
前記アパーチャ内に配置された第１の誘電部材と、
前記アパーチャ内に配置された第２の誘電部材とを更に具備し、
前記第１の誘電部材は、前記外部の電極の前記管状の部分を前記ハブとスポークとのアッセンブリに固定し、前記第２の誘電部材は、前記ハブとスポークとのアッセンブリから前記外部の電極を絶縁し、前記第２の誘電部材は、前記内部の前記ロッド部分を前記ハブとスポークとのアッセンブリに固定し、また、前記第２の誘電部材は、前記外部の電極から内部の電極をしている、請求項１０の圧力変換器アッセンブリ。
【請求項１２】
前記内部の電極と外部の電極との少なくとも一方は、金属でできている、請求項９ないし１１のいずれか１の圧力変換器アッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量性圧力変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、組み立てられた、先行技術の容量性圧力変換機アッセンブリ１００の部分的な側方からの断面図を示す。図２は、変換器アッセンブリ１００の側方からの分解断面図を示す。説明を容易にするために、図１、図２は、本発明で開示された他の図と同様に、一定の比例に縮小して示されてはいない。特許文献１は、変換器アッセンブリ１００の一般形態である容量性圧力変換器アッセンブリを開示している。
【０００３】
簡単に言うと、変換器アッセンブリ１００は、第１のシールされた内部チャンバ１１０と第２のシールされた内部チャンバ１１２とを規定している本体を具備する。チャンバ１１０，１１２は、比較的薄くかつ可とう性を有する導電性ダイアフラム１２０によって、互いから隔離されている。後述されるように、ダイアフラム１２０は、これがチャンバ１１０とチャンバ１１２との圧力差に応じて収縮するか反らされるように、装着されている。変換器アッセンブリ１００は、ダイアフラムの収縮量を示すパラメータを与える。従って、このパラメータは、圧力差を間接的に示す。変換器アッセンブリ１００によって与えられ、圧力差を示すパラメータは、ダイアフラム１２０と電極１３０との間の電気容量（electrical capacitance）である。
【０００４】
変換器アッセンブリ１００は、Ｐ＿ｘカバー１４０と、Ｐ＿Ｘ本体１５０とを具備する（以下に説明されるように、用語“Ｐ＿ｘ”は、不明の圧力のことである）。図３の（Ａ）は、Ｐ＿ｘ本体１５０の上面図を示す。Ｐ＿ｘ本体１５０は、管状形状を有し、中央の内部アパーチャ１５２を規定している（図３の（Ａ）に示され、図２の線１５３によって示されている）。Ｐ＿ｘ本体１５０の上面は、段をつけられて、アパーチャ１５２の周囲で延びた肩部１５４を提供している。Ｐ＿ｘ本体１５０はまた、下面１５６を有する。Ｐ＿ｘカバー１４０は、円形の金属シートであり、これには、中央アパーチャ１４４を規定する圧力管１４２が設けられている。Ｐ＿ｘカバー１４０は、Ｐ＿ｘ本体１５０の下面１５６に堅く取り付けられている（例えば溶接によって）。ダイアフラム１２０は、通常は、薄くて、円形で、可とう性を有し、導電性材料で形成されたシートである（例えばステンレススチール）。上述されたように、図１、図２は、一定の比例に縮小して示されておらず、また、ダイアフラム１２０は、通常は、変換器アッセンブリ１００の他の構成部品と比較して示されているよりもかなり薄い。ダイアフラム１２０は、図１に示されるように、Ｐ＿本体１５０の肩部１５４と接触している。ダイアフラム１２０の外周は、通常は、ダイアフラム１２０の外周をＰ＿ｘ本体１５０の肩部１５４に堅く保持するように、Ｐ＿ｘ本体１５０に溶接されている。
【０００５】
Ｐ＿ｘカバー１４０、Ｐ＿ｘ本体１５０、及びダイアフラム１２０は、シールされた内部チャンバ１１０を共に規定している。Ｐ＿ｘカバー１４０はチャンバ１１０の底部を規定し、Ｐ＿ｘ本体１５０はチャンバの側壁を規定し、ダイアフラム１２０はチャンバの上部を規定している。管１４２中の流体は、アパーチャ１４４と、中央アパーチャ１５２とを通ってチャンバ１１０中へと流れ得る。かくして、管１４２中の流体は、ダイアフラム１２０の下面と連通している。
【０００６】
変換器アッセンブリ１００はまた、Ｐ＿ｒ本体１６０とＰ＿ｒカバー１７０とを具備する（上述されるように、用語“Ｐ＿ｒ”は、参照圧力のことである）。図３の（Ｂ）は、Ｐ＿ｒ本体１６０の上面図を示す。Ｐ＿ｒ本体１６０は、管状形状を有し、中央アパーチャ１６２を規定している（図３の（Ｂ）に示され、図２の線２６３によって示されている）。Ｐ＿ｒ本体１６０の上面は、段を付けられて、下肩部１６４と上肩部１６６とを提供している。下肩部１６４は、アパーチャ１６２の周囲で延び、上肩部１６６は、下肩部１６４の周囲で延びている。Ｐ＿ｒ本体１６０はまた、肩部１６４，１６６の反対側に下面１６８を有する。Ｐ＿ｒ本体１６０の下面１６８は、ダイアフラム１２０の外周の上面に堅く取り付けられている（例えば溶接によって）。Ｐ＿ｒカバー１７０は、円形の金属製シートであり、これには、中央アパーチャ１７４を規定する圧力管１７２が設けられている。Ｐ＿ｒカバー１７０は、このＰ＿ｒカバー１７０の外周がＰ＿ｒ本体１６０の上肩部１６６と接するように、Ｐ＿ｒ本体１６０に（例えば溶接によって）堅く取り付けられている。
【０００７】
Ｐ＿ｒカバー１７０、Ｐ＿ｒ本体１６０、ダイアフラム１２０は、シールされた内部チャンバ１１２を共に規定している。ダイアフラム１２０はチャンバの底部を規定し、Ｐ＿ｒ本体１６０はチャンバの側壁を規定し、Ｐ＿ｒカバー１７０は、チャンバ１１２の上部を規定している。管１７２内の流体は、アパーチャ１７４と、中央アパーチャ１６２とを通って、チャンバ１１２中に流れ得る。よって、管１７２内の流体は、ダイアフラム１２０の上面と連通している。後述されるように、電極１３０は、チャンバ１１２内に収容されるが、これの中の流体の流れを邪魔することはない。
【０００８】
電極１３０は、通常は、非導電性（もしくは絶縁）セラミックブロックで組み立てられ、円筒形形状を有している。図３の（Ｃ）は、電極１３０の底面図を示す。電極１３０の下面は、段をつけられており、中央面１３５と、この中央面１３５の外周で延びた肩部１３６とを有する。電極１３０はまた、アパーチャ１３２を規定している（図３の（Ｃ）に示され、図２の線１３３によって示されている）。電極１３０は、中央面１３５上に（例えば電気メッキによって）溶着された、比較的薄いコンダクター１３４を更に有する。コンダクター１３４は、明白に、図２、図３の（Ｃ）に示されているが、説明を容易にするために、図１には示されていない。電極１３０は、図１に示されるように、Ｐ＿ｒカバー１７０とＰ＿ｒ本体１６０の下肩部１６４と間で締め付けられている。電極１３０のアパーチャ１３２（図３の（Ｃ）に示されている）は、流体が、ダイアフラム１２０の上面と圧力管１７２との間を、電極１３０を通って、自由に流れるのを可能にしている。電極１３０をＰ＿ｒ本体１６０に締め付けることにより、コンダクター１３４はダイアフラム１２０と離れたところに保持されている。電極１３０は、通常は、コンダクター１３４とダイアフラム１２０との間の空間が比較的小さくなるように（例えば、およそ０．０００２メーター程度）位置されている。
【０００９】
コンダクター１３４とダイアフラム１２０とは、コンデンサー１３８の複数の互いに平行な板を形成している。よく知られているように、Ｃ＝Ａｅ／ｄの式において、Ｃは、２つの平行な板の間のキャパシタンスであり、Ａは、複数の板の間の共用領域であり、ｅは、複数の板の間の、材料に基づいた定数であり（真空状態ではｅ＝１）、ｄは、複数の板の間の距離である。そして、コンデンサー１３８によって与えられるキャパシタンスは、ダイアフラム１２０とコンダクター１３４との間の距離の関数である。ダイアフラム１２０が、チャンバ１１０とチャンバ１１２との間の圧力差の変化に応じて上もしくは下に伸縮するのにつれて、コンデンサー１３８によって与えられるキャパシタンスもまた、変化する。電極１３０（及びコンダクター１３４）が、好ましくは、ハウジングに対して静止した状態に保持されるので、電極１３０は、“参照電極（reference electrode）”として言及され得る。いつかの任意の瞬間に、コンデンサー１３８によって与えられたキャパシタンスは、チャンバ１１０とチャンバ１１２との間の、瞬間の圧力差を示す。公知の電気回路（例えば、コンデンサー１３８によって与えられるキャパシタンスの関数である共振周波数によって特徴付けられる“タンク（tank）”回路）が、コンデンサー１３８によって与えられるキャパシタンスを測定して、圧力差を示す電気信号を与えるために、使用され得る。
【００１０】
変換器アッセンブリ１００は、コンデンサー１３８によって与えられるキャパシタンスの測定を可能にする導電性フィードスルー１８０を有する。このフィードスルー１８０の一端部１８２は、電極１３０と接している。フィードスルー１８０は、このフィードスルー１８０の他端部１８４が変換器アッセンブリ１００の外に出るように、Ｐ＿ｒカバー１７０のアパーチャを通って延びている。フィードスルー１８０が延びるように通っている、Ｐ＿ｒカバー１７０のアパーチャは、チャンバ１１２内の圧力を保持し、並びにフィードスルー１８０をＰ＿ｒカバー１７０から電気的に絶縁するために、例えば溶融されたガラスのプラグ１８５によって、シールされている。フィードスルー１８０は、コンダクター１３４に電気的に接続されている。電極１３０は、通常は、コンダクター１３４（電極１３０の下面の）と、電極１３０の上面と接触しているフィードスルー１８０の端部１８２との間の電気接続を可能にするように、電気めっきされた貫通孔（図示されず）を有する。そして、フィードスルー１８０は、コンデンサー１３８の一方の板に（例えばコンダクター１３４）電気接続を与える。ダイアフラム１２０がＰ＿ｒ本体１６０に溶接されていることから、このＰ＿ｒ本体１６０は、コンデンサー１３８の他方の板（例えばダイアフラム１２０）に電気接続を与える。そして、コンデンサー１３８によって与えられるキャパシタンスは、Ｐ＿ｒ本体１６０とフィードスルー１８０の端部１８４との間の測定回路（図示されず）を電気的に接続することによって、測定され得る。実際に、変換器アッセンブリ１００の本体は、通常は、アースされており、そして、コンデンサー１３８によって与えられるキャパシタンスは、単に、フィードスルー１８０の端部１８４への測定回路を電気的に接続することによって、測定され得る。
【００１１】
コンダクター１３４は、通常は、電極１３０の下面に円形の“リング状”構成を成すように配置されている（図３の（Ｃ）に示されるように）。更に、いくつかの先行技術の変換器アッセンブリは、電極１３０に配置された１以上のコンダクターと、これらコンダクターに電気的に接続するための対応した数のフィードスルーとを、有する。このような変換器は、少なくとも２つのコンデンサーを提供する。第１のコンデンサーは、ダイアフラム１２０と、電極１３０の一方のコンダクターとによって形成され、第２のコンデンサーは、ダイアフラム１２０と電極１３０の他方のコンダクターとによって形成されている。公知のように、複数のコンデンサーが、このようなやり方で提供され、変換器のためにより正確な温度調節を効果的に与えるように使用され得る。
【００１２】
変換器アッセンブリ１００は、運転中、絶対圧力変換器として、通常は使用される。このように、通常は、チャンバ１１２は、最初に、真空ポンプ（図示されず）を圧力管１７２に適用することによって空にされる。チャンバ１１２が空にされた後、管１７２は、チャンバ１１２内の真空を維持するために、シールされるか“ピンチオフ（pinched off）”される。これによって、チャンバ１１２内の“参照”圧力（reference pressure）が生じる。真空は、適切な参照圧力であるが、参照圧力として他の圧力を利用することもまた知られている。チャンバ１１２内の圧力が既知の圧力であるか参照圧力であることから、チャンバ１１２を構成するのに使用された構成部材（即ちＰ＿ｒ本体１６０とＰ＿ｒカバー１７０）は、Ｐ＿ｒ構成部品（即ち“参照圧力”構成部品）と呼ばれている。参照圧力がチャンバ１１２内に確立されると、圧力管１４２が、流体の圧力測定を可能にするように、流体源（図示されず）に接続される。このように圧力管１４２を接続することによって、圧力が測定される流体は、チャンバ１１０（及びダイアフラム１２０の下面）へ運ばれる。チャンバ１１０内の圧力が不明であるか、測定される必要があることから、チャンバ１１０を構成するために使用される構成部品（即ちＰ＿ｘカバー１４０とＰ＿ｘ本体１５０）は、Ｐ＿ｘ構成部品（即ち“不明圧力”構成部品）と呼ばれている。ダイアフラム１２０の中心は、チャンバ１１０とチャンバ１１２との間の圧力差に応じて、上もしくは下に伸縮する。変換器アッセンブリ１００は、ダイアフラムの湾曲量の測定を可能にし、かくして、チャンバ１１２内の既知の圧力に対して、チャンバ１１０内の圧力測定を可能にする。  
変換器アッセンブリ１００は、言うまでもなく、差別的な圧力の変換器としても使用され得る。この場合は、圧力管１４２は、第１の流体源（図示されず）に接続され、圧力管１７２は、第２の流体源（図示されず）に接続される。かくして、変換器アッセンブリ１００は、２つの流体の圧力の間の差を測定可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許４，８２３，６０３号
【発明の概要】
【００１４】
変換器アッセンブリ１００の１つの問題点は、コンダクター１３４とダイアフラム１２０との間の、ゼロ圧力差の名目上の間隔（zero pressure differential nominal spacing）に関係する。チャンバ１１０とチャンバ１１２との間の特別な参照圧力差、例えばゼロ圧力差のための、ダイアフラム１２０とコンダクター１３４との間の参照距離は、“名目上の距離”もしくは“名目上のギャップ”と呼ばれ得る。変換器アッセンブリ１００の運転中に、ダイアフラム１２０は、言うまでもなく上もしくは下に伸縮し、かくして、ダイアフラム１２０とコンダクター１３４との間の間隔が変えられ得る。しかしながら、変換器アッセンブリ１００に一貫して正確な圧力示数を与えるために、ダイアフラム１２０とコンダクター１３４との間に一定の名目上の距離を与えることが重要である。そして、特別な圧力差のために、ダイアフラム１２０とコンダクター１３４との間の名目上の距離が確実に常に同じであるようにすることが重要である。多数の変換器アッセンブリ１００を製造する際には、あらゆるユニットのコンダクター１３４とダイアフラム１２０との間に、同じ名目上の距離を一貫して与えることが重要である。更に、変換器アッセンブリ１００の任意の１つのユニットにおいて、確実に、名目上の距離が一定であり長時間に渡って変化することがないようにさせることが、重要である。
【００１５】
ダイアフラムと電極との間の名目上のギャップは、例えば２５乃至４００ミクロンの範囲内で、非常に小さくてよい。センサーは、複数の異なった材料で形成され得、これら材料の各々は、製造もしくは使用中の温度の変化に応じて夫々異なって反応し得る。名目上のギャップや他の誤差が小さいことから、温度の変化による小さな変化は、名目上のギャップに大きな影響を与え得る。例えば、金属製ハウジングが第１の率で軸方向に広がる場合（例えばダイアフラムの板に直交した方向）、セラミック製の電極１３０は、第２の率で軸方向に広がり、名目上のギャップは、変化し得る。
【００１６】
先行技術の変換器アッセンブリ１００は、一貫した通常距離を維持するための、弾性部材１９２を有する。弾性部材１９２は、Ｐ＿ｒカバー１７０と電極１３０の上部との間で圧迫される。Ｐ＿ｒ本体１６０の下肩部１６４は、電極１３０の肩部１３６を支持している。Ｐ＿ｒカバー１７０がＰ＿ｒ本体１６０に溶接されているので、弾性部材１９２は、電極１３０を押し下げるばね力を与え、この電極１３０を、Ｐ＿ｒ本体１６０に対して、所定の位置に保持する。弾性部材１９２は、“波型座金（wave washer）”（例えば、１以上の位置でリングの板に直交した方向に湾曲された、金属製のＯ−リングタイプの座金）を使用し得る。弾性部材１９２は、電極１３０を安定した位置に保持するように、比較的大きいばね力（例えば、およそ１００ポンド程度）を与える。
【００１７】
変換器アッセンブリ１００は、電極１３０を安定的に保持するが、コンダクター１３４とダイアフラム１２０との間の名目上の距離は、例えば機械的もしくは熱衝撃に対応して、長時間に渡って少しずつ変化し得る。当業者は、圧縮によって所定位置に保持されている、電極１３０のような部材が、長時間に渡って少しの動作（時として“クリープ”と言及される）を見せ得ることを、理解されるだろう。このようなクリープは、時として、名目上の距離を変え得るので、変換器アッセンブリ１００の精度に悪い影響を与える。過圧状況はまた、電極１３０の望ましくない運動を生じ得る。変換器アッセンブリ１００の通常運転中、ダイアフラム１２０は、電極１３０に接触しない。しかしながら、チャンバ１１０内の、変換器アッセンブリ１００の名目上の動作範囲を超えた大きな圧力（即ち過圧）は、ダイアフラム１２０を電極１３０と接触させ、弾性部材１９２を僅かに圧迫する。過圧状況が解消され、ダイアフラム１２０が名目上の動作位置に戻ると、弾性部材１９２は、再び広がり、電極１３０を正しい位置に戻すが、時として、電極１３０の新しい位置が、過圧が生じる前の最初の位置と僅かに異なることがある。このような位置上の変化は、名目上の距離の変化を生じることがあり、変換器アッセンブリ１００の精度に悪い影響を与える。
【００１８】
本発明は、圧力変換器内の、改良された電極と、電極のための取り付け具（mounting）とを提供する。一般に、電極と取り付け具とのデザインは、電極の安定性を向上させるものである。  
本発明の一態様では、圧力変換器は、１つのチャンバ内に、ハブ−スポーク取り付け具を有する。ハブ−スポークの構成は、ダイアフラムと面平行に延びている。参照電極は、ハブ−スポーク取り付け具のハブから吊り下げられ、ダイアフラムの近くに位置付けられている。ハブ−スポーク取り付け具は、参照電極の安定性と、名目上のギャップの均一性とを向上させる。ハブと、かくして参照電極とは、圧力変換器の本体が様々の力に晒されているときも、実質的に静止した状態に保たれる。１つの利点は、ハブ−スポーク取り付け具が、大気圧中の変動（fluctuation）のような圧力変換器の本体にかかる圧力から、電極を隔離する点である。更に、取り付け具は、参照電極を位置付けるための弾性部材を不要にする。また、取り付け具は、過圧状況に対する圧力変換器の対応を、改良する。スポークは、ハブの安定性を更に向上させるために、凹角の溝を有し得る。
【００１９】
本発明の他の態様では、圧力変換器は、導電性の支持部を備えた、改良された参照電極を有する。電極は、好ましくは、全体が金属で形成されている。電極は、誘電部材によって、電極取り付け具に堅く取り付けられている。第１の利点は、電極をセラミックを使用せずに形成することによって、浮遊キャパシタンスの影響を減じることができる点である。第２の利点は、電極がハウジングと同じ熱膨張係数を有することにより、変換器がより熱的に安定する点である。また、誘電接合部は、機械的なファスナより安定性が高く、長時間に渡って、電極の固定位置を維持する。好ましくは、スペーサが、電極とダイアフラムとの間の名目上のギャップを設定し得る。好ましい実施形態では、電極は、第１の電極を第２の電極から絶縁する誘電本体を備えた、２重電極である。
【００２０】
本発明の他の態様では、変換器は、ガラスや、金属ではんだ付けもしくは蝋付けされたセラミックあるいはガラスセラミックのような接合部材によってハウジングに保持されて機械的な支持を与える支持柱に設けられたディスク部分を備えた電極を、有する。支持柱は、好ましくは、セラミックで形成され、電極とは分かれた部品として形成されたロッド、もしくは、単一及びモノリシックなディスク−柱の一部として形成された柱部分であり得る。柱とハウジングとの間の接合部は、非常に高い強度を有する圧縮タイプの接合部を形成している。この接合部の部材は、好ましくは、低い剛性を有する。かくして、１つの利点は、接合部が、幾つかの熱膨張による型ずれに対応する点である。この接合部は、圧力変換器が温度の変化にさらされているときに、弾性的かつ予測可能な方法で、ハウジングと柱との間の接合部におけるひずみを減じ得る。また、他の利点は、非常に高い剛性を有するセラミックの柱が、熱によって引き起こされるひずみがディスクに到達するのを更に防ぐという点である。本発明の更なる他の態様では、セラミックの電極は、ディスク部分の一面に溝を有する。この溝は、温度の変換が原因の熱膨張によって柱部分とディスク部分との間に引き起こされるストレスを、緩和する。
【００２１】
本発明の他の態様では、圧力変換器は、ハウジングに対して低い熱膨張係数（ＴＣＥ）を有する部材を具備する。ハウジングは、好ましくは、金属で形成され、電極に接合されたセラミックのロッドによって、セラミックの参照電極を支持している。低ＴＣＥ部材は、参照電極のロッドがハウジングに接合されているところの近くで、ハウジングに接続されている。低ＴＣＥ部材は、圧力変換器が製造中もしくは使用中に温度の変化に晒されているとき、熱の影響によるハウジングの反りを防ぐように働く。低ＴＣＥ部材は、ロッドが内部に保持されるハウジング内の開口の内側もしくは反対側に堅く接続され得る。あるいは、ハウジングは、ハブ−スポークもしくは同様の取り付け具を有し得る。また、低ＴＣＥ部材は、スポークに、電極とダイアフラムとから離れてこれと面する側で、溶接され得る。
【００２２】
本発明の、更なる他の目的と利点とは、本発明の実施形態を説明している以下の説明から、当業者には容易に明らかになるだろう。理解されるように、本発明では、他の及び異なった実施形態も可能であり、幾つかの内容が、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の点から改良可能である。従って、図面並びに説明は、請求項に示された本出願の範囲内の、これに限定されない単なる説明として見なされるのが良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、先行技術の組み立てられた変換機のアッセンブリの、部分的な側方からの断面図を示す。
【図２】図２は、図１のＡに示されたアッセンブリの、分解された側方からの断面図を示す。
【図３】図３の（Ａ）は、図１、図２に示された、Ｐ＿ｘ本体の上面図を示し、（Ｂ）は、図１、図２に示された、Ｐ＿ｒ本体の上面図を示し、（Ｃ）は、図１、図２に示された、電極の底面図を示す。
【図４】図４の（Ａ）は、本発明に係わって構成された容量性圧力変換器アッセンブリの、部分的な側方からの断面図を示し、（Ｂ）は、（Ａ）に示されたアッセンブリの、部分的に露出された上面図を示す。
【図５】図５は、本発明に係わって構成された容量性圧力変換器の側方からの断面図を示す。
【図６】図６の（Ａ）、（Ｂ）は、夫々に、図４の（Ａ）、（Ｂ）、図５に示されたアッセンブリで使用される、改良されたＰ＿ｒ本体の好ましい実施形態の、上面図、斜視図を示し、（Ｃ）、（Ｄ）は、夫々に、（Ａ）に示されたＰ＿ｒ本体の、（Ａ）の線４Ｃ−４Ｃ、線４Ｄ−４Ｄに沿って切り取られた側面図を示す。
【図７】図７の（Ａ）、（Ｂ）は、夫々に、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示された電極の好ましい実施形態の、側方からの断面図、底面の断面図を示す。
【図８】図８の（Ａ）は、名目上の作動位置においてスポークが凹角の溝を有さない、Ｐ＿ｒ本体の、側方からの断面図を示し、（Ｂ）は、（Ａ）に示された、熱適用後のＰ＿ｒ本体の、側方からの断面図を示す。
【図９】図９の（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明に係わって構成されたＰ＿ｒ本体の他の実施形態の上面図を示す。
【図１０】図１０の（Ａ）は、本発明の他の実施形態に係わって構成された容量性圧力変換器アッセンブリの側方からの断面図を示し、（Ｂ）は、（Ａ）に示された容量性圧力変換器アッセンブリの分解図を示す。
【図１１】図１１は、本発明の好ましい実施形態に係わって構成された電極の上面図を示す。
【図１２】図１２の（Ａ）は、本発明の他の実施形態に係わって構成された、２重の電極を有する容量性圧力変換器アッセンブリの、側方からの断面図を示し、（Ｂ）は、（Ａ）に示された容量性圧力変換器アッセンブリの分解図を示す。
【図１３】図１３は、本発明の好ましい実施形態に係わって構成された外側電極の上面図を示す。
【図１４】図１４の（Ａ）は、本発明の他の実施形態に係わって構成された容量性圧力変換器の、部分的に露出された上面図を示し、（Ｂ）は、図１４の容量性圧力変換器アッセンブリの、線１２Ｂ−１２Ｂに沿って切り取られた側方からの断面図を示す。
【図１５】図１５の（Ａ）は、本発明の他の実施形態に係わって構成された容量性圧力変換器の、部分的に露出された上面図を示し、（Ｂ）は、（Ａ）の容量性圧力変換器アッセンブリの、線１３Ｂ−１３Ｂに沿って切り取られた側方からの断面図を示す。
【図１６】図１６は、本発明の他の実施形態に係わる圧力変換器を製造するために使用される取り付け具内に示された容量性圧力変換器の、部分的な断面図である。
【図１７】図１７は、図１６の線１５―１５に沿って切り取られた図を示す。
【図１８】図１８は、図１６の線１６−１６に沿って切り取られた図を示す。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態に係わって構成された容量性圧力変換器の断面図を示す。
【図２０】図２０Ａは、本発明の他の実施形態に係わって構成された容量性圧力変換器の断面図を示す。
【図２１】図２１は、熱ストレスによる電極のそりを示している、本発明の他の実施形態に係わって構成された容量性圧力変換器の断面図を示す。
【図２２】図２２は、本発明の他の実施形態に係わって構成された容量性圧力変換器の断面図を示す。
【図２３】図２３は、本発明の他の実施形態に係わる低いＴＣＥ部材を備えたハウジング部材の平面図を示す。
【図２４】図２４は、本発明の他の実施形態に係わって構成された容量性圧力変換器の断面図を示す。
【図２５】図２５は、本発明の他の実施形態に係わって構成された容量性圧力変換器の断面図を示す。
【図２６】図２６は、熱ストレスによる力を示している、図２５に示された実施形態に係わる圧力変換器の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の目的及び性質をより十分に理解するために、同じ参照符号が同じかもしくは類似した部品を示し、このディメンションが参考としてのみ示されている添付図面を参照した、以下の詳細な説明が、参照されるのがよい。  
図４の（Ａ）は、本発明に係わって構成された、組み立てられた変換器アッセンブリ２００の部分的な断面図を示す。図４の（Ｂ）は、図４の（Ａ）に示された変換器アッセンブリの、部分的に露出された上面図を示す。図５は、変換器アッセンブリ２００の側方からの断面図を示す。好ましい実施形態において、変換器アッセンブリ２００を組み立てるのに使用される幾つかの構成部品が、先行技術の変換器アッセンブリ１００で使用される構成部品と同じであるか、これに類似している。特に、変換器アッセンブリ２００は、Ｐ＿ｘカバー１４０と、ダイアフラム１２０と、Ｐ＿ｒカバー１７０との、先行技術の変換器アッセンブリ１００で使用される構成部品に類似した構成部品を、有している。しかしながら、アッセンブリ２００は、先行技術のアッセンブリ１００で使用される構成部品であるＰ＿ｒ本体１６０と電極１３０と比較して改良された、Ｐ＿ｒ本体２６０と電極２３０とを、有している。アッセンブリ２００は、弾力的な部材１９２を使用する必要がない。
【００２５】
図６の（Ａ），（Ｂ）は、夫々に、改良されたＰ＿ｒ本体２６０の好ましい実施形態の上面図、斜視図である。図６の（Ｃ）は、Ｐ＿ｒ本体２６０の、図６の（Ａ）の線４Ｃ−４Ｃに沿って切り取られた断面図を示す。図６の（Ｄ）は、Ｐ＿ｒ本体２６０の、図６の（Ａ）の線４Ｄ−４Ｄに沿って切り取られた断面図を示す。図６の（Ａ）乃至（Ｄ）に示されるように、Ｐ＿ｒ本体２６０は、外側管状ケースもしくはシェル２６２と、１以上のスポーク２６４と、中央ハブ２６６とを有する。管状ケース２６２は、図６の（Ｃ）、（Ｄ）に示されるように、中央軸２６１に沿って延びている。ケース２６２は、Ｐ＿ｒ本体２６０内の内側キャビティもしくはアパーチャを形成する内面２６３を有する。好ましい実施形態において、スポーク２６４は、内面２６３からケース２６２の中央へ向かって、軸２６１にほぼ直行した方向に延びている。他の実施形態において、スポーク２６４は、内面２６３からケース２６２の中央へ、軸２６１に直交しない方向へ、延び得る。スポーク２６４は、中央ハブ２６６を支持している。中央軸２６１は、中央ハブ２６６と交わっている。各スポーク２６４の一端部は、ケース２６２の内面２６３に接し、他端部は、中央ハブ２６６と接し、支持している。後で詳述されるように、Ｐ＿ｒ本体２６０の１つの利点は、中央ハブ２６６が、ケース２６２に対して、実質的に静止しているか、動かないという点である。
【００２６】
図４の（Ａ）、（Ｂ）、図５を参照すると、ケース２６２の上面が、Ｐ＿ｒカバー１７０を支持するように、好ましくは段を付けられて肩部２６７を形成している。好ましい実施形態において、Ｐ＿ｒカバー１７０は、Ｐ＿ｒカバー１７０とケース２６２の上部との間に気密シールを形成するように、肩部２６７に結合されている。ケース２６２はまた、下面２６８を形成している。好ましい実施形態において、ダイアフラム１２０は、ダイアフラム１２０とケース２６２の底部との間に気密シールを共に形成するように、下面２６８に結合されている。従って、Ｐ＿ｒカバー１７０、Ｐ＿ｒ本体２６０、ダイアフラム１２０は、内側がシールされたチャンバ１１２を共に規定している（先行技術のアッセンブリ１００においては、圧力管１７２が、チャンバ１１２内に所望の名目上の圧力を与えるようにシールされ得る）。
【００２７】
Ｐ＿ｘカバー１４０の上面は、Ｐ＿ｘカバー１４０とダイアフラム１２０とが内側チャンバ１１０を共に形成するように、好ましくは、ダイアフラム１２０に（例えば溶接によって）取り着けられている（ダイアフラム１２０の、チャンバ１１２と反対側で）。図１、図２は、Ｐ＿ｘカバー１４０、Ｐ＿ｘカバー１５０、ダイアフラム１２０によって形成されたチャンバ１１０を示しているが、アッセンブリ２００は、Ｐ＿ｘ本体１５０の必要をなくし、これなしでチャンバ１１０を形成している。他の実施形態では、アッセンブリ２００は、Ｐ＿ｘ本体１５０を有することができ、図１、図２に示されたものと同じもしくは類似した形状のチャンバ１１０を形成し得る。しかしながら、アッセンブリ２００の好ましい実施形態において、Ｐ＿ｘ本体１５０は、なくされている。当業者は、図４の（Ａ）に示されたＰ＿ｘカバー１４０が、図１に示されたＰ＿ｘカバー１４０と同じではなくともこれに類似していることを、理解されるだろう。特に、図４の（Ａ）に示されたＰ＿ｘカバー１４０の上面は、傾斜されるか、ベベル傾斜されているので（図１に示されるように平面ではない）、ダイアフラム１２０がＰ＿ｘカバー１４０の上面の外周に取り付けられることによって（例えば溶接によって）、チャンバ１１０が、Ｐ＿ｘカバー１４０とダイアフラム１２０との間に形成される。当業者は、図１及び図４の（Ａ）に示されたＰ＿ｘカバー１４０間の差が、チャンバ１１０が形成される方法と同様に、本発明にとって重要ではないことを、理解されるだろう。
【００２８】
中央ハブ２６６は、ねじ２０５もしくは他のタイプのファスナを受けるように好ましくは構成された（例えばねじが形成された）中央アパーチャ２６５を規定している（図４の（Ｂ）に示されている）。このねじ２０５もしくは他のファスナは、電極２３０を、Ｐ＿ｒ本体２６０の中央ハブ２６６に対して保持している。図７の（Ａ）は、中央ハブ２６６に取着された電極２３０の好ましい実施形態の、側方からの断面図を示す。図７の（Ｂ）は、図７の（Ａ）の線５Ｂ−５Ｂに沿って切り取られた電極２３０の図を示す。電極２３０は、例えば円筒形もしくはディスク形状の、電気絶縁材料（好ましくはセラミック）から成るブロック２３２と、このブロック２３２の下面２３４に従来の形で配置された１以上のコンダクター２３５とを、有する。この実施形態において、絶縁性ブロック２３２は、中央ハブ２６６の中央アパーチャ２６５に適合するように構成された中央アパーチャ２１０を規定している。図４の（Ａ），図５に示されるように、ねじ２０５は、ハブ２６６と絶縁性ブロック２３２とを共に保持している。絶縁性ブロック２３２はまた、好ましくは、ねじ２０５の皿もみ（countersinking）もしくは端ぐり(counterboring)を可能にするように、ボア孔２１０より大きく、これに接続された凹部２０８を、規定している（図７の（Ａ）に示されるように）。このようにねじ２０５の皿もみもしくは端ぐりを行うことは、ねじ２０５の所定の部分が、電気コンダクター２３５とダイアフラム１２０との間の空間に入り込むのを防ぐために、望ましい。他の実施形態において、リベットもしくは接着剤が、ねじ２０５の代わりに使用され得る。更に他の実施形態において、ねじ（もしくはボルト）２０５の一端部は、アパーチャ２６５を通って延び、ナット（示されず）は、一端部上に貫通され、ねじ２０５と共働してハブ２６６とブロック２３２とを共に保持する。この実施形態において、中央アパーチャ２６５は、貫通されていてもされていなくてもよい。
【００２９】
この電極２３０が、中央ハブ２６６に固定されていると（例えばねじ２０５によって）、絶縁体２３２の下面２３４は、ダイアフラム１２０と間隔をあけるように設けられ、かくして、ダイアフラム１２０と１以上のコンダクター２３５（図７の（Ｂ）に示された）とは、１以上のコンデンサー２４０を形成し得る。１以上のスペーサ２０６が、コンダクター２３５とダイアフラム１２０との間の空間を調節するために、絶縁性ブロック２３２の上部と中央ハブ２６６の底部との間に配置され得る。これらスペーサ２０６は、ねじ２０５の通路を与えるように中央アパーチャを規定する“リング”タイプの座金として好ましくは構成されている。好ましい実施形態において、これらスペーサ２０６は、０．００４と０．００７インチの間の厚さであり、ステンレススチールで形成され、２つ以下の数量で使用されている。
【００３０】
コンダクター２３５は、図７の（Ｂ）に示されるように、比較的薄いリングとして配置され得る。あるいは、１以上の他のタイプのコンダクターが、絶縁性ブロック２３２の下面２３４上に配置され得、かくして、コンダクターとダイアフラム１２０とによって形成されたコンデンサーが、ダイアフラム１２０とコンダクターとの間の距離を示す。  
変換器アッセンブリ２００の好ましい実施形態において、絶縁性ブロック２３２は、絶縁性ブロック２３２の中央部のみをハブ２６６に取り付けることによって装着され得る。絶縁性ブロック２３２の外周は、ギャップ２０９がケース２６２と絶縁性ブロック２３２との間に形成されるように（図４の（Ａ）と図５に示されるように）、Ｐ＿ｒ本体２６０のケース２６２から離れて位置され、これと接触していない。これは、セラミック電極１３０の全体的な外周がＰ＿ｒ本体（及び弾性部材１９２）によって支持されていた先行技術の変換器アッセンブリ１００とは対照的である。後述されるように、本発明は、電極２３０の安定性を改良する。
【００３１】
スポーク２６４、中央ハブ２６６、電極２３０全体は、内チャンバ１１２内に配置されている。しかしながら、これら構成部品は、ダイアフラム１２０とＰ＿ｒカバー１７０との間の流圧が連通するのを邪魔しない。上述されるように、電極２３０は、中央ハブ２６６に装着され、ギャップ２０９（図５に示されている）が、ケース２６２と電極２３０との間に形成されている。このギャップ２０９は、流体が、電極２３０の回りを流れるようにし、かくして、先行技術の電極１３０のアパーチャ１３２（図３の（Ｃ）に示されている）を必要なくする。従って、電極２３０は、先行技術の電極１３０を作るよりも単純かつ安価である。また、スポーク２６４は、隣接するスポーク間に大きなアパーチャが設けられていることから、チャンバ１１２内の流体の流れを邪魔することがない（例えば、隣接した複数のスポークは、連続的な円形の平面シートでなく、中央ハブ２６６を支持するように使用されているので、この中央ハブ２６６の支持部は、チャンバ１１２内の流体の流れを邪魔しない）。
【００３２】
変換器アッセンブリ２００は、コンダクター２３５に電気的に接続するための、導電性フィードスルー２８０を有する。フィードスルー２８０の一方の端部２８２は、絶縁性ブロック２３２の上面と接触している。フィードスルー２８０は、スポーク（図４の（Ｂ）に示されている）間の空間と、Ｐ＿ｒカバー１７０内のアパーチャとを通って、延びている。フィードスルー２８０の他方の端部２８４は、変換器アッセンブリ２００の外にある。先行技術の変換器アッセンブリ１００と同様に、フィードスルー２８０が延びるように通るＰ＿ｒカバー１７０のアパーチャは、チャンバ１１２内の圧力を維持し、フィードスルー２８０をＰ＿ｒカバー本体１７０から電気的に絶縁するために、シールされている（例えばガラスのプラグによって）。フィードスルー２８０の下端部２８２は、従来の方法で、コンダクター２３５に電気的に接続されている（例えば、絶縁性ブロック２３２のエッジを通ってもしくはこれの周囲で、端部２８２からコンダクター２３５まで延びている、電気めっきされたアパーチャによって）。フィードスルー２８０は、コンデンサー２４０の一方の板（例えばコンダクター２３５）に電気的に接続されている。Ｐ＿ｒ本体２６０は、コンデンサー２４０の他方の板（例えばダイアフラム１２０）に電気的に接続されている。付加的なフィードスルーは、好ましくは、絶縁性ブロック２３２の表面２３５に配置された各付加的なコンダクターのために設けられている。フィードスルー２８０は、好ましくは、電極２３０に構造的な支持を与えることなく、電極２３０に接触している。むしろ、電極２３０のための構造的な支持は、Ｐ＿ｒ本体２６０の中央ハブ２６６によって与えられている。
【００３３】
上述されたように、Ｐ＿ｒ本体２６０の１つの利点は、中央ハブ２６６が、ケース２６２に対して実質的に静止しているか動かないように維持される傾向がある点である。従って、スポーク２６４は、中央ハブ２６６の安定した取付けを可能にする。中央ハブ２６６が、ケース２６２に対して実質的に静止しているか動かないように維持されていることから、電極２３０は、ダイアフラム１２０の名目上の位置に対してほぼ静止した状態に維持される。かくして、アッセンブリ２００は、電極２３０とダイアフラム１２０との間のほぼ一定の距離を与える。
【００３４】
中央ハブ２６６がケース２６２に対して実質的に静止された状態に維持される１つの理由は、アッセンブリ２００内のばね力をなくすか減少させることと関係している。上述されたように、先行技術の変換器アッセンブリ１００は、電極１３０の位置を維持するために、弾性部材１９２を圧迫することによって得られるばね力を利用していた。従って、先行技術の変換器アッセンブリ１００の電極１３０は、長時間に渡って“クリープ”もしくは動作の影響を受けていた。改良された変換器アッセンブリ２００は、中央ハブ２６６の位置を固定するために、このような弾性部材ではなく、スポーク２６４を使用しており、かくして、ハブ２６６は、安定した取り付けプラットホームを形成し得る。また、アッセンブリ２００は、電極２３０を、中央ハブ２６６の安定した取り付けプラットフォームに対して固定的に保持するために、ねじ２０５（もしくはリベットもしくは接着剤、もしくは溶接結合もしくは他のタイプのファスナ）のようなファスナを使用している。電極２３０は、中央ハブ２６６の、安定かつ静止しているという特性により、静止した状態に維持される。
【００３５】
スポーク２６４は、好ましくは、剛性を有する部材で形成されている。名目上の（nominal）状態で（例えばアッセンブリ２００の名目上の作動温度で）、スポーク２６４は、好ましくは、任意の圧力もしくは圧縮を受けない。先行技術のアッセンブリ１００は、比較的大量な、保持されたもしくは潜在的なエネルギー（弾性部材１９２の圧縮によって生じる）によって特徴付けられている。もう一方で、改良された変換器アッセンブリ２００内に保持されたエネルギー量は、０であるか０に非常に近い。アッセンブリ２００内に保持されるエネルギーがなくされるか減らされることによって、中央ハブ２６６、電極２３０を含んだアッセンブリ２００の全構成部品は、長時間静止及び安定された状態に維持される傾向がある。
【００３６】
中央ハブ２６６は、アッセンブリ２００が名目上の動作の状況にある間、静止状態を維持する傾向があるが、幾つかの実施形態において、ハブ２６６は、アッセンブリ２００が機械的もしくは熱の衝撃あるいはストレスを受けたとき、幾つかの運動を経験し得る。例えば、加熱もしくは冷却アッセンブリ２００は、スポーク２６４の熱膨張もしくは熱収縮を生じる。このような熱膨張もしくは熱収縮は、各スポークを、圧縮もしくは張力の影響下に置く。このようにスポーク２６４にかかる圧縮もしくは張力は、中央ハブ２６６を、多少変位させ得る。図８の（Ａ）は、ケース２６２、スポーク２６４、並びに中央ハブ２６６を示した、名目上の動作位置にあるＰ＿ｒ本体２６０の、側方からの断面図を表している。図８の（Ｂ）は、図８の（Ａ）に示されたＰ＿ｒ本体２６０の、熱が適用された後の、側方からの断面図を示す。この熱は、スポーク２６４の熱膨張を生じ、この結果、中央ハブ２６６を上方へ変位（もしくはボーリング）させている。
【００３７】
熱のもしくは機械的な衝撃あるいはストレスによって発生されるこのような変位を減じるために、アッセンブリ２００の好ましい実施形態では、スポーク２６４が、凹角の溝２６９を有している。図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）に示された実施形態では、各スポーク２６４は、夫々に２つの凹角の溝２６９を有している。図４の（Ｂ）では、複数のスポーク２６４のうち１つは、２つの凹角の溝を有するように示されている。説明し易いように、図４の（Ｂ）の、複数のスポーク２６４のうち２つは、凹角の溝を有さないように示されているが、当業者は、これらの各スポークも好ましくは凹角の溝を有するということを、理解されることだろう。凹角の溝２６９は、スポーク２６４が、圧縮もしくは張力を受けているときにも、中央ハブ２６６の安定した位置を維持できるようにする。即ち、凹角の溝２６９は、各スポーク２６４が、圧縮もしくは張力に晒されているときに変形し得るようにする。各スポーク２６４には、好ましくは、適合しているもしくは相補的な凹角の溝２６９が設けられている（例えば、一方のスポークの凹角の溝は他方のスポークの凹角の溝と適合している）。全てのスポーク２６４に、相補的な凹角の溝２６９が設けられているので、一方のスポークの変形は、他方のスポーク２６４に生じる変形に適合もしくはこれを補完する。全てのスポーク２６４に生じる相補的な変形が、中央ハブ２６６を、熱のもしくは機械的な衝撃もしくはストレスの影響下でも名目上の動作位置で安定されるように維持する。
【００３８】
図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）に示された実施形態では、各スポーク２６４には、２つの相補的な矩形の凹角の溝２６９が設けられている。当業者は、他の実施形態では、他のタイプの凹角の溝が使用され得ることを、理解されるだろう。例えば、凹角の溝の形状は、重要ではなく、これらは、矩形以外の、例えば半円形もしくは三角形のような他の形状によっても特徴付けられ得る。更に、１つのスポークにつき２つの凹角の溝という数に限らず、他の数の溝を設けてもよい。好ましい実施形態において、各スポークは、少なくとも２つの凹角の溝を有している。当業者は、限定された部材の解析（finite element analysis）が、本発明で使用され得る他パターンの凹角の溝を計算するために使用され得ることを、理解するだろう。
【００３９】
図６の（Ａ）乃至（Ｄ）に示された、Ｐ＿ｒ本体２６０の好ましい実施形態は、３つのスポークを有している。各スポークは、まっすぐで、Ｐ＿ｒ本体２６０の中央軸２６１に実質的に直交した方向に延びている。しかしながら、当業者は、他のパターンのスポークが、本発明で使用され得ることを、理解されるだろう。図９の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、スポーク２６４の他の構成を示している。図９の（Ａ）は、３つのスポークを有し、これらスポーク２６４の各々は、直線ではなく湾曲されている構成を示している。図９の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、夫々に、４つのスポークを有する構成、２つのスポークを有する構成、１つのスポークを有する構成を示している。Ｐ＿ｒ本体２６０は、好ましくは、２つ以上のスポーク２６４を有するが、１つのスポークを有する実施形態（例えば図９の（Ｄ）に示されている）もまた、本発明の範囲内である。図９の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されている全ての構成では、複数のスポークの夫々に、好ましくは、凹角の溝が設けられている（図示されず）。
【００４０】
熱のもしくは機械的な衝撃あるいはストレスが生じている際の安定性を改良するのに加えて、Ｐ＿ｒ本体２６０のスポークのデザインはまた、超過圧力が生じている際の安定性をも改良する。例えば、図４の（Ａ）、（Ｂ）、図５を参照すると、超過圧力が生じることにより、ダイアフラム１２０が電極２３０と接触し、これを変位させ得る。スポーク２６４は、弾力的に上方へ収縮し、電極２３０のこのような変位を可能にする。しかしながら、超過圧力が解消されると、スポーク２６４は、最初の作動位置に戻り、かくして、電極２３０も、所望の最初の作動位置に戻る。凹角の溝の有無に関係なく、Ｐ＿ｒ本体２６０のスポークのデザインは、超過圧力が生じている際の性能を向上させる。先行技術のアッセンブリ１００の弾性部材１９２は、超過圧力の状態に従って、電極１３０のレシート（reseating）（もしくは移動）を生じる可能性があった。しかしながら、Ｐ＿ｒ本体２６０のスポーク２６４は、超過圧力の状態に従って、電極２３０を、所望の最初の名目上の作動位置に常に戻そうとする。
【００４１】
Ｐ＿ｒ本体２６０（ケース２６２、スポーク２６４、中央ハブ２６６を含む）は、好ましくは、モノリシックな（例えば単体）金属の構造物である。Ｐ＿ｒ本体を形成するための１つの好ましい方法は、押出し成形である。モノリシックな構造物が好ましいが、当業者は、Ｐ＿ｒ本体２６０が、あるいは、別々の部品から形成され得ることを、理解されるだろう。
【００４２】
好ましい実施形態において、Ｐ＿ｘカバー１４０、Ｐ＿ｒ本体２６０、Ｐ＿ｒカバー１７０、ハブ２６６、スポーク２６４、スペーサ２０６は全て、同じ金属（例えばインコネル、ニッケル、クロム合金）で形成されている。絶縁性ブロック２３２は、好ましくは、アルミナもしくはフォステライト（Fosterite）（例えば、ケイ酸マグネシウム）で形成されている。
【００４３】
１．金属製電極（Metal electrode）
図１０の（Ａ）は、本発明に係わって構成された他の容量性圧力変換器アッセンブリ４００の、部分的な側面図を示す。図１０の（Ｂ）は、アッセンブリ４００の分解図を示す。アッセンブリ２００（例えば図４の（Ａ）、（Ｂ）、図５に示されている）と同様に、アッセンブリ４００は、Ｐ＿ｒ本体２６０、Ｐ＿ｒカバー１７０、Ｐ＿ｘカバー１４０、及びダイアフラム１２０を具備する。アッセンブリ４００はまた、Ｐ＿ｒ本体２６０のハブ２６６によって支持された電極を有する。しかしながら、アッセンブリ４００は、電極２３０を用いるよりむしろ、異なったタイプの電極４３０を有する。図１１は、電極４３０の上面図を示す。電極４３０は、全体が金属でできている（即ち、電極１３０もしくは２３０とは異なり、電極４３０は、絶縁性の、即ちセラミックの部分を有していない）。電極４３０は、ディスク形状の導電性の板４３１と、円筒形状の導電性支持ロッド４３２とを有している。ロッド４３２は、板４３１と接続されており、図１０の（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、電極４３０と共に逆Ｔ字形を成すことによって特徴付けられる。ロッド４３２は、板４３１に溶接あるいは取り付けられている。または、ロッド４３２と板４３１とは、１つのモノリシックな金属性構造物として形成され得る。電極４３０は、ロッド４３１がハブ２６６によって規定された中央アパーチャ２６５を通って延びるように、アッセンブリ４００に装着されている。例えばガラスのような絶縁導電性部材４５２が、ハブ２６６に対してロッド４３２を固定的に保持するために使用されている。
【００４４】
アッセンブリ４００は、幾つかの利点を有する。第１に、電極をセラミックを使用せずに形成することによって、浮遊キャパシタンスの影響を減じ、アッセンブリ４００の性能を向上させる。導電性の板が絶縁セラミックディスクに配置されている電極１３０（図１に示されている）のような、先行技術の電極においては、セラミックを使用していることにより、金属性のハウジング部品と導電性の板との間に、ダイアフラムと導電性の板との間で測定されるキャパシタンスに望ましくない影響を与える、比較的大きい浮遊キャパシタンスを生じ易かった。即ち、高い誘電率が原因で、セラミックは、周囲の金属ハウジングと導電性の板とを実際よりも互いに近づいているように見せてしまい、かくして浮遊キャパシタンスが比較的大きくなる“拡大影響（magnifying effect）”を生じさせる。これら浮遊キャパシタンスは、圧力変換器の感度を減じる。セラミックを使用せずに電極を形成することにより、この“拡大影響”をなくし、かくして、アッセンブリ４００が、ダイアフラムと導電性の板４３１との間の距離のより精度の高い測定を行えるようにする。
【００４５】
第２に、セラミックを使用せずに電極を形成することによって、変換器アッセンブリ４００の熱的安定性を向上させる。セラミックと金属の熱膨張係数は異なっている。かくして、先行技術のアッセンブリ１００を加熱すると、Ｐ＿ｒ本体は、電極１３０のセラミックより早く、縦方向に（全ての他の方向と同様に）膨張する。そして、アッセンブリ１００を加熱すると、コンダクター１３４とダイアフラム１２０との間の距離が増す。アッセンブリ１００のダイアフラム１２０とコンダクター１３４との間の距離が温度の変化に対応して変化し得ることから、アッセンブリ１００は、熱的に不安定である（即ち、ダイアフラム１２０と電極との間の距離は、チャンバ１１０とチャンバ１１２との圧力の差にのみ対応して変化するのが理想的である）。アッセンブリ１００とは対照的に、アッセンブリ４００では、電極４３０は、セラミックを使用しておらず、完全な金属製である。このことにより、電極４３０の熱膨張係数は、Ｐ＿ｒ本体２６０の熱膨張係数と適合し、かくして、アッセンブリ４００の熱的安定性が向上される（即ち、ダイアフラム１２０と板４３１の下面との間の距離は、温度の変化に左右されない）。好ましい実施形態において、Ｐ＿ｒ本体２６０と電極４３０とは、共に、同じ材料（例えばインコネル）で形成されている。
【００４６】
第３に、誘電プラグ４５２が、機械ねじもしくは他の機械的なファスナよりも確実に、電極４３０を保持している。ねじ及び他の機械的なファスナは、緩んだり、移動したり、あるいは、長時間に渡って変化する可能性があるが、誘電プラグ４５２は、極めて長時間に渡って安定した及び一定の位置に電極４３０を保持し、かくして、この電極４３０をハブ２６６に対して一定の位置に保持し得る。幾つかの実施形態では、アッセンブリ４００のハブ２６６は、ねじタイプのファスナを収容するように貫通され得る。しかしながら、このようなねじが形成された孔（thread）は、アッセンブリ４００では不要である。
【００４７】
第４に、電極４３０がアッセンブリ４００に、このアッセンブリ４００の内側の位置で（即ちハブ２６６で）取り付けられていることから、誘電部材４５２は、気密シールを形成する必要がない。これは、アッセンブリに電極を締め付ける誘電部材が、アッセンブリの周囲とこれの内部チャンバとの間に気密シールを形成している先行技術のアッセンブリ（例えば、米国特許５，４４２，９６２号に説明されているような）とは対照的である。このような先行技術のアッセンブリでは、気密シールを形成する必要があることによって、誘電部材の選択を概して余儀なくし、通常は、ガラス合金のシールが使用されている。ガラス合金のシールは、これらが、（１）選択が限られており、かくして特性（熱膨張係数のような）も限られてくること、（２）比較的高価であること、（３）錆び得ること（鉄を含むので）、から不利である。ガラス合金のシールはまた、溶解するのが難しい。このような特性により、電極を保持するためにガラス合金のシールを使用している先行技術のアッセンブリでは、電極を正確に位置付けることが難しく、また、製造費用がかさむ。アッセンブリ４００の誘電プラグ４５２が気密シールを形成する必要がないことから、プラグ４５２を形成するのに使用される材料は、主として、使用の容易さと、電極４３０を安定した位置に保持する能力とから選択され得、気密シールを形成する必要を考慮して行う必要がない。誘電プラグ４５２を形成するのに好ましい材料は、特に、Northeast  Electronics  of  Milford、Connecticutから販売されているもののようなドープ処理されたガラス、もしくは、Ceramaseal、a  division  of  CeramTec  Corporation  of  New  Lebanon、New  Yorkから販売されているもののようなセラミックである。
【００４８】
上述されたような、Ｐ＿ｒ本体２６０、Ｐ＿ｒカバー１７０、Ｐ＿ｘカバー１４０、ダイアフラム１２０、及び電極４３０に加えて、変換器アッセンブリ４００は、スペーサ４５０、導電性フィードスルー４８０、ガラスプラグ４８５、導電性ワイヤー４８６を、付加的に有する。フィードスルー４８０は、Ｐ＿ｒカバー１７０内に設けられたアパーチャを通って延びている導電性のピンである。フィードスルー４８０の一端部４８４は、アッセンブリ４００の外側にあり、多端部４８２は、アッセンブリ４００の内側にある。ガラスプラグ４８５は、フィードスルー４８０を、Ｐ＿ｒカバー１７０に対して所定の位置に保持し、このフィードスルー４８０をＰ＿ｒカバー１７０から電気的に絶縁している。導電性ワイヤー４８６は、ロッド４３２の上端部と、フィードスルー４８０の内端部４８２とに物理的に接続されており、かくして、フィードスルー４８０は導電性の板４３１に電気的に接続されている。他の実施形態では、導電性ワイヤー４８６は、ばねであってもよい。そして、外側の回路が、フィードスルー４８０の外側端部４８４に接続されることによって、板４３１に電気的に接続され得る（即ち、ダイアフラム１２０と板４３１との間に形成されたコンデンサーのキャパシタンスを測定するために）。
【００４９】
誘電部材４５２（電極４３０を所定位置に保持する）とは異なり、ガラスプラグ４８５は、気密シールを形成している。しかしながら、フィードスルー４８０は、電極４３０のために求められるような高精度で位置される必要がないので、プラグ４８５を形成するのは比較的容易である。  
スペーサ４５０は、環状形状を有し、Ｐ＿ｒ本体２６０の下面２６８とダイアフラム１２０の上面との間に配置されている。スペーサ４５０は、通常は、本体２６０の下面２６８と、ダイアフラム１２０とに溶接されている。Ｐ＿ｒカバー１７０、Ｐ＿ｒ本体２６０、スペーサ４５０、ダイアフラム１２０は、シールされた内部チャンバ１１２を、共に規定している。Ｐ＿ｘカバー１４０とダイアフラム１２０とは、内部チャンバ１１０を、共に規定している。
【００５０】
導電性の板４３１とダイアフラム１２０とは、センサーコンデンサー４３８を共に形成している。導電性の板４３１の下面は、好ましくは、これがＰ＿ｒ本体２６０の下面２６８と同平面にされるように配置されている。板４３１の下面とＰ＿ｒ本体２６０の下面２６８とが同平面にあるとき、ダイアフラム１２０と板４３１との間の名目上のギャップは、スペーサ４５０の厚さによって、全体に決定される。スペーサ４５０の厚さの好ましい値は、約０．００１インチから約０．０２０インチの間である。スペーサ４５０を形成するのに好ましい材料は、例えば、アンバー（Invar）、コバール(Koval)、インコネル(Inconel)である。
【００５１】
電極４３０をＰ＿ｒ本体２６０に取り付けるための１つの好ましい方法は、（１）板４３１の下面を平面（例えば平面テーブル）上に位置させ、（２）ロッド４３２がハブ２６６を通って延び、これの中心に位置付けられるように、Ｐ＿ｒ本体２６０の下面２６８を同じ平面上に位置させ、（３）電極４３０とＰ＿ｒ本体２６０とがこのように位置されている間に、誘電プラグ４５２を形成すること、である。誘電プラグ４５２は、誘電部材をハブ２６６とロッド４３２との間に位置し、この誘電部材を溶解させるためにアッセンブリを加熱し、この後、この誘電部材を冷却及び凝固可能にすることによって、形成され得る。
【００５２】
図１０の（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、スポーク２６４は、管状ケースの内面２６３もしくはＰ＿ｒ本体２６０の側壁２６２から延びている。この、スポーク２６４がこれから延びている内面２６３は、好ましくは垂直で、即ち中央軸２６１と平行である。ケース２６２の内面２６３と外面との両方が、好ましくは、実質的に垂直で、即ち、中央軸２６１に平行である。一般に、気圧の（barometric）圧力の影響が、容量性圧力変換器ハウジングの、Ｐ＿ｒカバー１７０のような支持が弱い部分に最も強く表われ、非常に低い圧力で動作する変換器内で増幅される。電極が比較的薄くて水平なカバー（例えば前に参照した米国特許５、４４２、９６２号に説明されているような）に取り付けられている先行技術のアッセンブリでは、気圧の圧力の変化は、ダイアフラムと電極との間の名目上のギャップを、望ましくなく変えることがある。アッセンブリ４００のＰ＿ｒ本体２６０の垂直ケース２６２は、好ましくは、比較的薄く（例えば０．２５インチ）、更に、スポーク２６４によって支持されており、かくして、多くのでこぼこを有し、丈夫で、比較的気圧の圧力の変化に影響されない（即ち、これは、気圧の圧力の変化に対応して、際立って伸縮もしくは湾曲することはない）。従って、アッセンブリ４００のＰ＿ｒ本体２６０は、電極４３０を、容量性圧力変換器の外部にかかる気圧の圧力の影響から隔離する。電極４３０が取り付けられたハブ２６６は、ハウジングの内側にあり、好ましくは、Ｐ＿ｒカバー１７０よりも強くて気圧の圧力変化の影響を受けにくいハウジングの垂直部分に取り付けられていることから、電極４３０は、外部の圧力の変化から隔離され、アッセンブリ４００の安定性は、向上される。更に安定性を増すために、容量性圧力変換器４００はまた、アッセンブリ２００について上述されたようなタイプの溝２６９（例えば図６の（Ｂ）に示されている）のような凹角の溝を、スポーク２６４内に有し得る。他の実施形態では、電極４３０は、ハブとスポークとから成るタイプの電極の取り付け部の変形部から吊り下げられ得る。例えば、電極の取り付け部は、Ｐ＿ｒケース２６２からチャンバ１１２の中心部へ中へ延び、改良された電極４３０が絶縁材料のプラグを備えた取り付け部に接続されるアパーチャを規定する、電極取り付け部であり得る。
【００５３】
図１２の（Ａ）、（Ｂ）は、夫々に、本発明に係わって構成された容量性圧力変換器アッセンブリ５００の他の実施形態の、側方からの断面図、分解図を示す。アッセンブリ５００は、アッセンブリ４００と非常に類似している。しかしながら、アッセンブリ５００は、１つの電極４３０のみを有するのではなく（アッセンブリ４００の場合のように）、２つの電極、即ち、第１の電極４３０と第２の電極５３０とを有する。第１の電極４３０、第２の電極５３０は、夫々に、図１２の（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、好ましくは、内部の電極、外部の電極として配置されている。図１３は、第２の電極５３０の上面図を示す。
【００５４】
第２の電極５３０は、環状かつ平面の導電性の板５３１と、導電性のカップ形状の水平支持部５３３と、導電性の管状支持部５３２とを有する。電極４３０と同様に、第２の電極５３０は、好ましくは全体が金属製である。板５３１、水平支持部５３３、管状支持部５３２は、共に、１つの導電性のモノリシックな構造に形成され得る。あるいは、これら構性部品は、別々に形成され、互いに溶接もしくは結合されることもできる。  
アッセンブリ５００では、第２の電極５３０は、第１の電極４３０を囲んでいる。第２の電極の導電性の板５３１の下面は、第１の電極の導電性の板４３１の下面と同平面で、かつこれを囲んでいる。管状支持部５３２は、第１の電極の支持部４３２を、軸２６１に沿って、囲んでおり、またこれと同軸上に延びている。ロッド４３２と同様に、管状支持部５３２は、ハブ２６６の中央アパーチャ２６５を通って延びている。
【００５５】
第２の電極に加えて、アッセンブリ５００は、誘電材料でできた２つの支持部５５２，５５４と、第２の導電性のフィードスルー５８０と、第２のガラスプラグ５８５と、第２の導電性ワイヤー５８６とを有する。第２のフィードスルー５８０は、Ｐ＿ｒカバー１７０内の第２のアパーチャを通って延びている。第２のガラスプラグ５８５は、フィードスルー５８０を、カバー１７０に対して保持し、また、このフィードスルー５８０を、カバー１７０から電気的に絶縁している。ワイヤー５８６は、管状支持部５３２の上端部を、アッセンブリ５００の内側の、フィードスルー５８０の端部に電気的に接続している。誘電部材５５４が、管状支持部５３２をハブ２６６に取り付け、また、電極５３０を、ハブ２６６から電気的に絶縁している。誘電部材５５２は、支持ロッド４３２を、管状支持部５３２の内側に取り付けており、また、第１の電極４３０を、第２の電極５３０から電気的に絶縁している。アッセンブリ４００の誘電部材４５２と同様に、誘電部材５５２，５５４は、気密シールを形成する必要がない。電極４３０と電極５３０とをハブ２６６に取り付けるための好ましい方法は、（１）板４３１の下面を平面上（例えば平面テーブル）に位置し、（２）導電性の板５３１の下面を、これが板４３１を囲み、ロッド４３２が管状支持部５３２を通って延びるように、同じ平面上に位置し、（３）ロッド４３２と管状支持部５３２とが、ハブ２６６を通って延び、これの中心に位置付けられるように、Ｐ＿ｒ本体２６０の下面を、同じ平面上に位置し、（４）電極４３０、５３０がこのように位置付けられている間に、誘電プラグ５５２，５５４を形成する、という方法である。誘電プラグ５５２，５５４は、アッセンブリ４００のプラグ４５２の場合と類似した方法で形成され得る。
【００５６】
ダイアフラム１２０と板４３１とは、第１のコンデンサー４３８を形成し、ダイアフラム１２０と板５３１とは、第２のコンデンサー５３８を形成している。かくして、アッセンブリ５００は、シールされた内部チャンバ１１０と内部チャンバ１１２の間の圧力差を感知するように使用され得る、２つのコンデンサーを提供している。２つのコンデンサーは、好ましくは、円形板４３１の領域と同等の環状板５３１の領域を設けることによって、バランスを保たれる。  
図１４の（Ａ）、（Ｂ）は、夫々に、変換器アッセンブリ５００の他の実施形態の、部分的に露出された上面図、側方からの断面図を示す。この実施形態では、同軸のシールドが各フィードスルーに設けられている。また、第２の電極５３０は、比較的丸い、比較的環状ではない形を有している。即ち、導電性の板５３１とカップ形状の水平支持部５３３との間の接合部は、角張っているというより丸い。
【００５７】
図１５の（Ａ）、（Ｂ）は、夫々に、変換器アッセンブリ５００の更なる他の実施形態の、部分的に露出された上面図、側方からの断面図を示す。この実施形態では、Ｐ＿ｘカバー１４０ではなく、このＰ＿ｘカバー１４０よりも厚くてよりでこぼこの多いＰ＿ｘ本体５４０が、設けられている。この実施形態は、小型変換器を提供する場合に、特に適している。例えば、この実施形態では、Ｐ＿ｒ本体２６０の直径は、直径が１．００インチより小さくなるように形成され得る。
【００５８】
２．弾性的な接合部及び溝を備えたセラミック製電極
図１６は、装置の製造に使用される取り付け具（fixture）６１２上に示された、本発明の他の態様に係わって構成された他の圧力センサーの一部分６１０を、示す。図１７にも示されるように、幾つかの実施形態で、ハウジング部分６１４は、好ましくは、複数のスポーク６１６を備えたハブ６１７として構成されている（例えば、米国特許５、９６５、８２１号で説明されているように）。ハブは、接合部６２２によってハブ６１７内に保持された支持ロッド６２０を保持する開口６１８を、有する。接合部６２２は、リードホウケイ酸塩ガラス（lead borosilicate）のような、ガラス質のもしくは失透ガラスで形成されているか、金属で蝋付けもしくははんだ付けされたセラミックあるいはガラスセラミックであり得る。ロッド６２０は、好ましくは、９６％のアルミナもしくはケイ酸マンガン（フォルステライト）のような、セラミックで形成されている。ハウジングの部分６１４は、好ましくは、ニッケル、クロム、及び鉄の合金であるインコネルのような金属で形成されている。
【００５９】
金属のフィルムのような１以上のコンダクター６３０が下面に形成されたセラミックのディスクから成る電極６２８は、ロッド６２０の他端部に配置されている。電極６２８は、ほぼＴ字形状の断面を備えたユニットを形成するようにロッド６２０に接続された、別々の部品であってもよい。図１８により詳しく示されているように、電極６２８は、好ましくは、ディスクがロッドに接続されるのと反対側の、ダイアフラム６４０が設けられるところに面している（図１９を参照）ディスクの下面に形成された、２つの同軸の導電性のリング６３０を有する。
【００６０】
図１６に示されている製造用の取り付け具６１２は、ダイアフラム６４０がハウジング部分６１４に溶接もしくは接続されているときに、電極６２８に設けられたコンダクター６３０とダイアフラム６４０との間の距離ｄを設定及び維持するのを助ける。取り付け具６１２は、電極６２８とダイアフラム６４０との間の距離ｄを規定する隆起部６３４を備えた面を有している。この距離は、例えば、２５乃至４００ミクロンのように、極めて短くてもよい。電極６２８と、接合部６２２を備えたロッド６２０とは、電極が取り付け具６１２上に配置されている状態で、ハウジング６１４内に位置される。続いて、接合材が、電極６２８の下面とハウジング６１４の下面とが所望の距離ｄだけ離れて位置されることを確実にするように、ロッド６２０を開口６１８内に接合するために、溶融及び冷却される。これにより、電極６２８の下面は、アッセンブリが冷却された後、組み立てられたアッセンブリにおいて、ダイアフラム６４０から距離ｄだけもしくは関連した距離ｄ’だけ離れるように確実に位置される。製造もしくは使用中にセンサー６００が感知する温度が変化する際、ガラス接合部６２２は、ロッド６２０とハウジング６１４との間に弾性的な接合を与え、高い剛性を有するロッド６２０と共に、ハウジング６１４から電極６２８に達する温度の変化によって生じるひずみを防ぐように働く。
【００６１】
ロッド６２０は、電極６２８に機械的な支持を与えるように、開口６１８内に堅く保持されているが、電気的な接続を与える必要はない。即ち、ロッド６２０は、導電性である必要がない（導電性であってもよいが）。コンダクター６３０への電気的な接続は、好ましくは、複数のスポーク６１６間に与えられる付加的なリード６３６によって、与えられる。
【００６２】
比較的仕上げられた形状に近い圧力センサー６００を示している、図１９を参照すると、ダイアフラム６４０は、ハウジング部分６１４に溶接されており、また、この他側では、第２のハウジング部材６４２に溶接されており、また、他のハウジング部材６４４は、装置のハウジングを規定するように、図１６に示されたハウジング部分６１４の上部に溶接され得る。あるいは、ハウジング部分６１４と部材６４４とは、一体的に形成され得る。ハウジング部材６４４はまた、参照圧力を確立し得るように、開口６４８を有する。開口６４６が、流体が感知チャンバに入るのを可能にし、ダイアフラム６４０を電極６２８に対して動かす。
【００６３】
回路６３７が、ダイアフラム６４０と電極６２８とに信号を与える。例えば、回路６３７は、電極６２８とダイアフラム６４０との間のキャパシタンスの関数である共振周波数によって特徴付けられるタンク回路を、有することができる。キャパシタンスは、ダイアフラム６４０が動く際に、ダイアフラム６４０の他側の圧力に対する開口６４６からの圧力の変化に応じて、変化する。代表的には、非ゼロ信号が、電極に与えられ、ハウジングとダイアフラムとは、アースされる（grounded）。
【００６４】
図２０を参照すると、電極ディスクと支持柱（support post）とは、２つの別々な部品としてではなく、柱部分６５２とディスク部分６５４とを備えた、１つのモノリシックなＴ字形状の部品６５０として形成され得る。柱部分６５２は、ガラス、金属もしくはセラミックでできた接合部６５３によって、ハウジング６１６に堅く接合されている。接合部６５３は、ガラスでできている場合、リードホウケイ酸塩ガラスのようなセラミックに接着する、ガラス質もしくは失透ガラスで形成されてもよい。ほぼ円形の溝６５５は、柱部分６５２とディスク部分６５４とが結合されるところで、柱部分６５２の基部の周りのディスク部分６５４の上面に、形成されている。この溝は、内径６５７、外径６５９、深さ６６３で規定されている。溝の幅は、外径６５９と内径６５７との間の差によって規定されている。溝６５５の内径６５７は、柱部分６５２がディスク部分６５４と結合されているところの柱部分６５２の直径と、ほぼ等しい。溝６５５は、好ましくは、ディスク部分６５４の厚さ６６４の半分にほぼ等しい深さ６６３を有する。この溝６５５は、接合部の歪みを緩和して、ディスク部分６５４を平らに保つように機能する。
【００６５】
上述されたように、温度の変化は、センサーの精度に、概して不利に影響する。これは、ハウジングが金属で、電極（並びに／もしくは電極の支持部）がセラミックであり、これらが実質的に夫々異なった熱膨張係数を有する場合に、特に当てはまる。感知コンデンサー内のギャップのサイズは、感知される圧力と装置が晒される温度との両方の関数であり得る。２重の電極を有するデザインは、不明の圧力を感知する際に温度の影響をなくすために、“平面排除（planar rejection）”の原則に従っている。２重の電極を有するデザインでは、代表的には、測定されるキャパシタンスは、第１のコンデンサーと第２のコンデンサーとの間の差別的なキャパシタンスである。両電極が平面上にあるのみならず、平面排除の概念に基づいて、温度の影響によって生じる所定のギャップは、両コンデンサーに同じ影響を与えるので、この影響は、差別的な測定では無効にされる。あるいは、様々の温度及び圧力の状況に対する第１のコンデンサー及び第２のコンデンサーの反応は、事前に測定並びに記録され得る。２重の電極を有するデザインの、第１の電極と第２の電極とが平面で維持されている場合に限り、これら公知の特徴は、第１のコンデンサーと第２のコンデンサーとの測定されるキャパシタンスを相互に関連させ、信号に与えられている温度の影響を測定し、これらの影響を正確な圧力のリーディング（reading）を得られるように調節するために、利用され得る。このように平面上にある２つの電極を使用することで、所定の温度に関係した歪みが、補われるか“排除される（reject）”ことから、このデザインの特徴は、“平面排除”であると言及されている。２重の電極を有するデザインは、安定した状態で平面排除を行うのには有効であるが（関連する差が予測でき、事前に特徴付けられ得るとき）、一時的な状況では、非平面へ変化することと、また前述された影響の組み合わせとにより、このような温度補正の方法の効果が損なわれる。
【００６６】
圧力変換器は、製造中に、特に接合部６５３を形成するために、例えば４５０℃を含む範囲のかなりの高温に晒され得る。このような高温下で接合部６５３の形成することによって、電極とダイアフラムとの間の最初のギャップは、設定される。圧力変換器が冷却を行うと、圧力変換器の所定の部分は縮小し、ギャップも変化する。変換器の所定の部分が予測できる範囲で公知の位置まで縮小する場合に限って、冷却による影響を考慮して最初のギャップを適当に設定することによって、接合部６５３が形成される際に、冷却された圧力変換器内に所望のギャップが得られる。しかしながら、変換器の一部分が冷却中に歪んでしまうような場合には、所望のギャップが得られない。製造中の、限られた範囲内での歪みと他の一時的な影響とは、ギャップの制御にとって重要である。また、圧力変換器は、作動中に温度の変化に晒され得る。しかしながら、こうした変化の範囲は、一般に、製造用の温度の変化する範囲よりかなり限定されているか、この範囲内にある。従って、製造中に、圧力変換器の温度に対する反応がモニターされ、制御され、補われる場合は、作動中の、圧力変換器の温度に対する反応は、予測可能になるだろう。
【００６７】
変換器６００は、製造中もしくは作動中に、温度の変化に晒されると、溝６５５は、ディスク部分６５４の形と、圧力変換器６００の所定の部分の相対的位置とに、一時的な変化を減じる。図２１は、本発明に係わるセラミック柱を有する、変換器の他の実施形態６０１を示す。更に、図２１は、溝６５５のような溝を有さない電極ディスク６５０の、温度の変化に応じた反りを示す。圧力変換器６０１が加熱されると、金属のハウジング６４４がセラミック電極６５４よりも早く膨張するので、ダイアフラム６４０と電極６５４の下面との間のギャップは、大きくなる。また、センサー６０１が加熱されると、柱部分６５２は、ディスク部分６５４よりも早く熱くなる。柱部分６５２は、接合部６５３によって、ハウジング６４４に物理的に接触され、主として熱伝導によって加熱される。ディスク部分６５４は、ハウジング６４４の側からの熱放射と、柱６５２からの熱伝導との両方によって加熱される。柱部分６５２は、加熱されると、ディスク６５４より早く膨張し、主として、ディスク６５４に、矢印６６１で示された外方向へ圧力をかける。ストレスに応じて、ディスク６５４は、この外エッジが矢印６６２で示されているように下に動くように、曲がる。かくして、図１８のような、２重の電極を有するデザインでは、外側電極は、内側電極に対してダイアフラム６４０に近づくように動く。圧力変換器６１０が冷却されると、逆の影響が生じる。即ち、柱部分６５２は、冷えると、ディスク６５４よりも早く収縮し、ディスク６５４を、この中央の周囲に内方へ向かって引っ張る（pull）。ストレスに応じて、ディスク６５４は、この外エッジが上に動くように曲がる。このひずみは、圧力変換器６０１の平面排除を無効にし、観測される（observed）キャパシタンスと、圧力測定とに歪みを生じさせる。圧力変換器は、一時的な状況では、温度の影響により非平面にされるが、この変換器が均一に加熱されると、この影響はなくなる。
【００６８】
溝６５５は、この問題を多少とも解決する。一時的な状況では、溝６５５は、ディスク部分６５４が、柱部分６５２から径方向内方もしくは外方へ歪むのを減じ、キャパシタンスを歪めさせる反りの影響を減じるかなくす。溝の、様々の好ましい位置及びディメンションは、限定された部材の解析によって決定され得る。例えば、１．６インチの直径と０．２インチの厚さとを有する電極及び、０．２５インチの直径を有する柱の場合、溝６５５は、好ましくは、０．１インチの深さと０．１インチの幅とを有する。
【００６９】
ディスク部分６５４は、好ましくは円形であるが、矩形もしくは幾つかの他の形状でもよい。ロッド６５２は、導電性の通路を形成するように金属化されるか、ニッケル、鉄、及びコバルトの合金であるコバールのような、膨張率が低い合金で形成され得る。ハウジング６１４とダイアフラム６４０とは、代表的には、夫々、インコネル、ステンレススチールのような金属であり、他の構性部品は、代表的には、セラミックもしくはガラスである。
【００７０】
３．低い熱膨張係数を有するプラグ
図２２は、本発明の他の態様に係わる容量性圧力センサー７０１（図２４に示されている）の一部分７００を示す。センサー７０１は、第１のハウジング部材７１４と第２のハウジング部材７１６との間に溶接されたダイアフラム７１２を有する。ハウジング部材７１６は、流体をチャンバ７１９中に受けるための開口７１８を有する。  
ダイアフラム７１２の、流体が受けられる側とは他側に、電極７２０がある。電極７２０は、導電性材料で形成されるか、更に好ましくは、導電性フィルム７２６がダイアフラム７１２に面するように設けられた面を有する、セラミックディスクのような導電性ディスクを有し得る。電極７２０は、好ましくは、セラミックで形成されてハウジング部材７１４内の開口７２４まで延びた支持柱７２２に、接続されている。
【００７１】
図２３を参照すると、ハウジング部材７１４が、好ましくは、ハブ７２８と、複数のスポーク７３０とを有している。しかしながら、ハウジング部材７１４は、ハブ７２８の代わりにアパーチャを備えた、実質的に堅い電極取り付け部材を有していても良い。ロッド７２２は、ハブ７２８の中心にある開口７２４中に延びている。ロッド７２２は、ファスナ、接着剤もしくは他の接合部材によって、ハブ７２８に取付けられ得る。電気リード７３２が、複数のスポーク７３０の間を、電極７２０まで延び、導電性のフィルムに電気信号を与える。あるいは、リード７３２は、ロッド７２２もしくは固形電極取り付け部材内のアパーチャを通って、延びていてもよい。
【００７２】
図２２に示された、本発明の本態様の第１の実施形態では、低い熱膨張係数を有する（ＴＣＥ）プラグ７３６が、開口７２４内のハウジング部分７１４に堅く保持されている。プラグ７３６は、好ましくは、ハウジングに応じて、低い熱膨張係数を有する。プラグ７３６は、好ましくは、ロッド７２２より低いもしくはこれに等しい熱膨張係数を有する。プラグ７３６は、種々の構成を有し得る。ここで示されるように、プラグ７３６は、ハウジング部材７１４内に静止する肩部を形成するように、比較的直径の大きな部分と比較的直径の小さい部分とを有する。プラグ７３６は、ガラスででき、溶接された縮小可能な適合部（glassed welded shrink fit）もしくは、プラグを所定位置に堅く保持するための幾つかの他の保持方法によって、ハウジング部材７１４に堅く接続され得る。
【００７３】
簡単に言うと、プラグ７３６は、代表的な製造及び作動状況において、より正確なギャップ制御を可能にする。センサーが加熱もしくは冷却されるとき、圧力変換器が晒される圧力が変化する際にも、低い熱膨張係数を有するプラグ７３６は、ハウジング７１４に対して安定した状態に保持されることが、判った。代表的には、センサーが冷却されるとき、プラグ７３６は、ハウジングが、線７３８で示されるように径方向内方へ動くのを防ぎ、柱７２２がハウジング７１４に接続されているところで作られたモーメントに対応するモーメントを作る。
【００７４】
本発明の付加的な実施形態７０１，７０２が、図２４、図２５に示されている。図２６は、プラグ７５３のような低ＴＣＥプラグがない場合の温度の変化による影響を示すように線が引かれた、圧力変換器７０２の一部分７０３を示す。示されているように、製造中、ギャップは、例えば電極７２０とロッド７２２とを製造用の取り付け具上に設け、柱７２２をハウジング７１４中に挿入し、これをハウジング７１４に、４５０℃までの範囲の温度で接着して堅く取り付けることによって、設けられ得る。製造プロセス後に、圧力変換器が冷却されると、ハウジング７１５及び、電極７４４及び柱７４２をモノリシックに有するＴ字形状のアッセンブリ７４１のような、圧力変換器の一部が縮小する。ハウジング７１５、電極７４４、及び柱７４２は、冷却されると、夫々の熱膨張係数及び特性に応じて、夫々異なった比率で縮小し得る。特に、ハウジング７１５が金属で、電極７４４、柱７４２がセラミックである場合、比較的高い熱膨張係数を有するハウジング７１５は、冷却されると、代表的には、電極７４４及び柱７４２より早く縮小し得る。代表的には、ハウジング７１５は、柱７４２の周囲で、矢印７７０で示された方向に沿って、内方へ縮小する。ハウジング７１５は、アパーチャの直径が柱７４２の直径より小さい位置まで、縮小するように傾斜されている。ハウジング７１５がアパーチャの直径が柱７４２の直径と等しい位置まで縮小すると、柱７４２が設けられていることによって更なる縮小が妨げられる。このような縮小は、柱７４２の剛性によって、ハウジング部材７１５に、これが柱７４２を保持しているところで、矢印７７２で示された方向に沿って外方への圧力をかける。ひずみに応じて、ハウジング部材７１５は曲がる。このハウジング７１５の上部は、下へ曲がり、外壁は、ダイアフラムに近い部分の周囲で、矢印７７４で示されているように外方へ曲がる。圧力変換器７０２は安定した状態で常態に戻り得るが、これらの変化は、電極７４４の位置を変化させ、仕上げられた圧力変換器７０２内の名目上のギャップのサイズを変え、不正確な圧力の測定を生じる可能性がある。
【００７５】
プラグ７５３のような低ＩＣＥ部材は、このような変化を防ぐ。プラグ７５３は、ハウジング７１５もしくは柱７４２より低い熱膨張係数を有する。プラグ７５３は、これらのどちらか一方よりも縮小するのが遅い。プラグ７５３は、ハウジング７１５が方向７７０に内方へ縮小するのを防ぐ。特に、プラグ７５３は、矢印７７６によって示された方向に、外方へ力を与え、ハウジング７１５が内方へ曲がるのを防ぐ。プラグ７５３は、ハウジングの反りが減じることによって、電極７４４の位置付けを容易にし、仕上げられた変換器７０２の名目上のギャップの正確さを向上させる。製造プロセス中の、温度の変化によりギャップが受ける影響は、作動中の温度の変化による影響と相関関係にあり、これを予測可能にする。このようにして、製造パラメータ及び作動パラメータ両方のような、影響を制御することによって、センサーの精度が向上される。
【００７６】
図２３を参照すると、本発明の他の実施形態では、低ＴＣＥ材料でできたストリップ７４０がスポーク７３０に堅く接続されている。ストリップ７４０は、実質的にスポーク７３０に沿って延び得、これらスポークに溶接され得る。金属は、例えばコバールでよい。ストリップ７４０は、好ましくは、金属で形成されており、かくして、バイメタルのスポークを形成している。これらストリップ７４０は、図２２、図２４、図２５、図２６のプラグと同じ目的のために働く。
【００７７】
従って、ハウジング部材７１４は、環状部分と、ダイアフラム７１２に基本的に面平行に配置された部分（ハブ７２８、スポーク７３０のような）とを有する。低いＴＣＥを備えた部材（好ましくは、ハウジング部材７１４のＴＣＥより低く、また好ましくは、ディスク７２０を形成するのに使用される誘電材料のＴＣＥより低い）は、ハウジング部材７１４の一部分の、ダイアフラム１２０から離れてこれに面している側にある。
【００７８】
図２２、図２３の所定の部材が再び使用されている、図２４を参照すると、他の実施形態７０１は、柱部分７４２とディスク部分７４４とをモノリシックに有する単一部材７４１の下側に金属のフィルムとして形成された電極を、有する。柱部分７４２は、ハウジング７１４の開口７５０内で、ガラスシール７４８と共にハウジング７１４に堅く接続されている。ディスク部分７４４は、柱部分７４２がディスク部分７４４と接触しているところに形成された溝７４６を、有する。柱部分７４２の外径に似た内径を有する溝７４６は、ディスク部分７４４を平らに保持するのを助けるように、ひずみ緩和チャネルとして働く。
【００７９】
プラグ７５２は、開口７５０の上端部にあり、上述されたように低ＴＣＥ材料でできている。示されるように、プラグ７５２は、これの軸に沿って孔が設けられた（座金のように）、円筒形状の環形に成形されており、ハウジング７１４の肩部７５４で静止している。プラグ７５２は、ガラスの接合部もしくは他の接合機構によって固定され得る。圧力を設定し真空に引くのを可能にするための開口７５６、電極へ電気的に接続するための取り付け具７５８、開口７５６を密封した後に水素のような所定の分子を空気中から取り除くためのゲッターキャニスター７６０を含む、いくつかの付加的な公知の部材が、ここでは示されている。
【００８０】
図２５は、本発明に係わって構成された圧力センサーの付加的な実施形態７０２を示す。圧力センサー７０２は、電極取り付け部分を装置のハウジング中に設け、図２２、図２４のハウジング部材７１４と共に示された別個のカバーを不要にする第１の単一ハウジング部材７１５を、有する。電極７４１は、柱部分７４２とディスク部分７４４とを有する。電極７４１の柱部分７４２は、主として、第１の単一ハウジング部材７１５に接合されている。好ましくは、柱部分７４２は、ハウジング部材７１５の下面の凹部中へ延びている。電極７４１は、ディスク部分７４４のひずみを減じるために、任意で溝を有し得る（例えば、図２４に示された溝７１４のような）。柱部分は、ガラスプラグ７４８によって、ハウジング部材７１５に取付けられ得る。低ＴＣＥプラグ７５３は、温度の変化による、センサー７０２の一部分の相対的な位置付けの一時的な変化を減じる。低ＴＣＥプラグ７５３は、電極７４１の柱部分７４２を保持している凹部とは反対側で、ダイアフラム７１２から離れた側の、ハウジング部材７１５の上面に、位置付けられている。好ましくは、低ＴＣＥプラグ７５３は、円形もしくは環状である。低ＴＣＥプラグ７５３は、電極７４１の柱部分７４２のためのプラグ７４８に類似した、ガラスプラグ７５５によって、ハウジング部材７１５に取付けられ得る。低ＴＣＥプラグ７５３は、上述されたように、ハウジング７１５の径方向内方への運動に対応している。第１のハウジング部材７１５は、電極７４１に位置された各コンデンサーごとにフィードスルー７５８を備えている。フィードスルー７５８は、ガラスもしくは他の絶縁部材７５９によって、ハウジング７１５から絶縁されている。電極を接合するためのガラスプラグ７４８，７５５，７５９と、低ＴＣＥ部材と、フィードスルーとは、製造プロセス中、同時に形成され得る。
【００８１】
低ＴＣＥプラグ７３６、７５２、７５３と、ストリップ７４０とは、例えば、アルミナもしくはケイ酸マンガン（フォステライト（Fosterite））のようなセラミック、あるいは、鉄、ニッケル、及びコバルトでできた合金（コバール）のような低ＴＣＥ金属で、形成され得る。これらの材料のＴＣＥの値は、アルミナ（７４）、ケイ酸マンガン（１００）、コバール（５０−６０）である（全てのＴＣＥの値は、１０−７／℃で表される）。インコネル等の、ハウジングのために効果的な材料は、ＴＣＥの値１３１を有する。低ＴＣＥ部材を有する圧力センサーは、１０  milli  Torr範囲より小さい圧力で、作動し得る。プラグ７３６、７５２、７５３もしくはストリップ７４０は、これらの特別の実質的な機能として、軸方向の膨張を減じ得る。
【００８２】
１．本発明で説明された実施形態によって、添付請求項によって規定された本発明の範囲から逸脱することなく、改良が成されることは、明らかである。上述された装置は、本明細書に含まれる本発明の範囲を逸脱することなく、所定の変更が成され得ることから、上述された説明に含まれるか、添付図面に示されている全ての内容は、説明のための非限定的な意味で捉えられるべきである。本明細書に開示された容量性圧力変換器は、左右対称の円形であると説明されているが、本発明は、この左右対称の円形に限定されない。本明細書で説明された種々の形状は、本発明の範囲を逸脱することなく、変更され得る。導電性の板は、夫々異なった形状を有し、これらの外形は、互いに合致する必要がない。電極は、ハウジングに対して、もしくは互いに、同軸的に配置される必要がない。例えば、２つの半円形の電極が、並んで配置され得る。導電性の板がフィードスルーを介して回路に電気的に接続されるのを可能にする導電性のワイヤーは、導電性の板に直接的に接触し、電極の導電性の支持部を介さずに、複数のスポーク間の空間を通ることができる。本発明の所定の態様では、誘電プラグが電極を取り付けるための好ましい方法として説明されているが、電極はまた、例えば接着剤によってもハブに接合され得る。また、導電性の板は、Ｐ＿ｒ本体の下面と同一平面上にある必要がない。例えば、Ｐ＿ｒ本体は、Ｐ＿ｒ本体とモノリシックな構成にされたスペーサを有することができる。他の任意のデザインの特別な例が本明細書で説明されているが、これらの例は、例として提供されているだけで、完全なものではない。
【符号の説明】
【００８３】
２００…変換器アッセンブリ、２３０…電極、２６０…Ｐ＿ｒ本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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