(57)【要約】工業プロセス用流体送信機内で使用するのに適したセンサカプセル（２０，９８，１２０，２２０）である。センサカプセル（２０，９８，１２０，２２０）は、センサ取付孔（３０，１３０，２３０）を有するブロック（２４，２２４）を備える。ブロック（２４，２２４）は、センサ取付孔を縦に通過する結合面（２２，２３；２２２，２２３）に沿って結合される二つのハーフブロック（２６，２８；１４６，１４８；２２６，２２８）を備える。センサ（５０，１２８，２５０）は、センサ取付孔（３０，１３０，２３０）を貫通するセンサネック（５２，２５２）を有する。センサネック（５２，２５２）は、センサ取付孔（３０，１３０，２３０）に封止される。
2005526232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の外側ブロック面から内部の圧力チャンバへ延びているセンサ取付孔長さを持つセンサ取付孔を有し、さらに第２の外側ブロック面から前記圧力チャンバへ延びている流体入口孔を有しており、前記センサ取付孔を縦に通過している結合面に沿って接合された二つのハーフブロックからなるブロックと、
前記センサ取付孔を通過しているセンサネック、前記圧力チャンバ内に吊されている流体感知面、および前記圧力チャンバの外側の電気的センサ接続部を有しており、前記センサネックが該センサネックの周りの連続通路内に延びるギャップによって前記センサ取付孔から分離されているセンサと、
前記ギャップを埋めて前記センサネックを前記センサ取付孔に結合するセンサ鑞付け継ぎ目とからなるセンサカプセル。
【請求項２】
前記センサ鑞付け継ぎ目が、金およびゲルマニュームからなる請求項１記載のセンサカプセル。
【請求項３】
前記ギャップ内の前記センサ鑞付け継ぎ目は、０．０２５〜０．０７６ｍｍ（０．００１〜０．００３インチ）の範囲内の厚さを有する請求項１記載のセンサカプセル。
【請求項４】
前記第１の外側ブロック面が井戸形状をなしており、該井戸形状は、少なくとも前記センサ鑞付け継ぎ目の容積と同じ容積を有している請求項１記載のセンサカプセル。
【請求項５】
前記センサネックを支持するため前記センサ取付孔内に配置されており、各々が前記センサ取付孔長さ未満で延びている複数のフィンガをさらに備えている請求項１記載のセンサカプセル。
【請求項６】
前記ハーフブロックの結合面を結合するブロック鑞付け継ぎ目をさらに備えている請求項１記載のセンサカプセル。
【請求項７】
前記センサ鑞付け継ぎ目が、前記ブロック鑞付け継ぎ目の溶融温度より低い溶融温度を有している請求項６記載のセンサカプセル。
【請求項８】
前記センサネックがセラミック材料からなる請求項１記載のセンサカプセル。
【請求項９】
前記セラミック材料がアルミナからなる請求項８記載のセンサカプセル。
【請求項１０】
前記アルミナが単結晶サファイヤ層からなる請求項９記載のセンサカプセル。
【請求項１１】
前記アルミナが金属化されている請求項９記載のセンサカプセル。
【請求項１２】
前記ブロックがアロイ４６からなる請求項９記載のセンサカプセル。
【請求項１３】
前記ブロックがニッケル２００合金からなる請求項９記載のセンサカプセル。
【請求項１４】
前記センサ取付孔を取り囲んでブロック上に取り付けられた支持リングをさらに備えている請求項１記載のセンサカプセル。
【請求項１５】
前記流体入口孔内で封止されて前記圧力チャンバへ流体を給送するように適合された管をさらに備えている請求項１記載のセンサカプセル。
【請求項１６】
前記管に結合された隔絶ダイアフラムアッセンブリをさらに備えている請求項１３記載のセンサカプセル。
【請求項１７】
前記流体入口孔を覆って前記第２の外側ブロック面に取り付けられた隔絶ダイアフラムをさらに備えている請求項１記載のセンサカプセル。
【請求項１８】
前記電気的センサ接続部に電気的に接続されており、前記ブロック上に機械的に支持された可撓性回路をさらに備えている請求項１記載のセンサカプセル。
【請求項１９】
第１の外側ブロック面から内部の圧力チャンバへ延びているセンサ取付孔長さを持つセンサ取付孔を有し、さらに第２の外側ブロック面から前記圧力チャンバへ延びている流体入口孔を有しており、前記センサ取付孔を縦に通過している結合面に沿って接合された二つのハーフブロックからなるブロックと、
前記センサ取付孔を通過しているセンサネック、前記圧力チャンバ内に吊されている流体感知面、および前記圧力チャンバの外側の電気的センサ接続部を有しており、前記センサネックが該センサネックの周りの連続通路内に延びるギャップによって前記センサ取付孔から分離されているセンサと、
前記ギャップを埋めて前記センサを前記センサ取付孔に結合する封止用コンパウンドとからなるセンサカプセル。
【請求項２０】
前記ハーフブロックがプラスチックのハーフブロックである請求項１９記載のセンサカプセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス制御用の工業用流体の特性を感知するために使用されるセンサに関する。特に、本発明は、工業用流体とセンサリードとの間の隔絶を備えるセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用送信機は、圧力、温度、流量、およびｐＨ等の、流体のパラメータを感知し、その感知した流体のパラメータを制御システムなどの遠隔位置に送信するために使用される。これらの送信機は、その内部または近くに取り付けられたセンサを備える。このセンサは、工業用流体に接触する感知面を有し、また、電気センサリードを有する。各センサの動作を確実に正確で信頼性のあるものとするために、種々のタイプの隔絶が使用される。電気センサリードは、工業用流体から流体隔絶されて腐食が回避される。感知面は、取り付け応力から機械的に隔絶されて、特に極端な温度差での機械的応力によるセンサの電気出力中の誤差が低減される。センサの電気回路は、工業用流体から電気化学的に絶縁されて漂遊接地電流による誤差が回避される。これらの３つのタイプの隔絶は、工業用送信機において使用される広い動作温度範囲全体において確実かつ有効であることが必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
センサリードの耐食性、適当な機械的応力の隔絶、および電気化学的絶縁が提供されるように、送信機内にセンサを取り付けることは困難である。この問題は、工業用送信機に対する動作温度範囲が広いため、増大される。温度の上昇に伴い、高価なガラス金属封止は漏れ易くなり、取り付け部品は異なる割合で膨張して機械的応力を引き起こし、また、電気化学的漏出は温度とともに増大する。
【０００４】
特に、センサが非常に小型化されて矩形断面の寸法が５ｍｍ（０．２インチ）程度である場合、センサ取付ブロックの対応する矩形開口を正確に機械加工し、確実に封止可能な小間隙をもって小型センサの断面に適合させることは困難である。
【０００５】
小型センサ用に寸法が決定され、工業用送信機での使用に適したパッケージ内で、応力の隔絶、流体の隔絶、および電気的絶縁を提供するセンサカプセルが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
工業用プロセス流体送信機で使用するのに適したセンサカプセルが開示される。
【０００７】
センサカプセルは、１つのブロックを備え、このブロックは、第１の外側ブロック面から内部の圧力チャンバ内に延びているセンサ取付孔を有し、このセンサ取付孔は、センサ取付孔長さを持つ。ブロックは、さらに第２の外側ブロック面から圧力チャンバ内に延びている流体入口孔を備える。ブロックは、センサ取付孔を長さ方向に通る接合または結合面に沿って接合された二つのハーフブロックから成る。
【０００８】
センサカプセルは、またセンサ取付孔を貫通するセンサネックを有するセンサを備える。センサは、圧力チャンバ内に吊された流体感知面と圧力チャンバ外側との電気的センサ接続部を有する。センサネックは、その周りの連続的通路内に延びるギャップによってセンサ取付孔から分離されている。封止継ぎ目が、そのギャップを埋めてセンサネックをセンサ取付孔に接合する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を特徴づける効果と、上記の、そして他の種々の特徴は、以下の詳細な説明の記載を読み、関連する図面を参照することによって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に示す実施形態において、小型セラミックセンサは、センサ取付孔を貫通するセンサネックを有する。センサネックとセンサ取付孔との間のギャップは、封止剤で埋められる。この封止剤は、鑞付け継ぎ目つまり封止用コンパウンドでよい。小型セラミックセンサは、５ｍｍ（０．２インチ）程度の小さい寸法の、ほぼ矩形の断面を有する。
【００１１】
このように小さい寸法で、僅かな間隔公差の場合、ブロック内に丸く無くかつ鋭い角を有する孔を正確に機械加工することは困難である。この問題を克服するため、ブロックは、互いが同一または同一でない二つのハーフブロックで形成される。二つのハーフブロックは、接合または結合面を有し、それらの面は、成形後に互いに接合されて完成されたブロックを形成する。接合前、各結合面は、センサネックを受け入れるほぼ矩形の半空洞を提供するように、容易に射出成形もしくは数値制御フライス盤を使って機械加工できる開放面を提供する。機械加工の際、フライス盤では普通に商業的に入手できる切削工具を使用することができ、専用工具を設計したり変わった切削方法を使ったりする必要はない。成型時には単純な型を使用することができる。１つの固体ブロックではその内側に機械加工またはモールド成型するのが非常に困難である内部圧力空洞は、ハーフブロックの結合面では開放面を切り込む普通の工具を使って容易に機械加工できる。代わりに、都合よく内部圧力空洞を成型することもできる。ハーフブロックを組み立てる便宜のため、整列孔とピン、または成型された整列窪みを備えることができる。必要ならば、センサを封止する間、整列を補助するために、フィンガ（finger）などの細部をセンサ取付孔内に便宜的に形成してもよい。オプションのフィンガは、ギャップがより均一になるように補助し、センサ鑞付け継ぎ目のより高い生産歩留まりを与える。ブロック内のセンサ取付孔とセラミックセンサ本体（ボディ）間の直接の鑞付け封止が実施される。フィンガは、センサネックの周囲に全体的に封止剤を流れさせるように、センサをほぼ中心位置に保持するのに役立つ。一旦、封止剤がセンサネックの周囲に流れたならば、毛細管作用は、センサ取付孔内のセンサネックをさらに中心に移動させるのに役立ち、周囲の封止剤を確実に均一厚さにする。均一厚さセンサ鑞付け継ぎ目つまり封止用コンパウンドの接合部は、流体隔絶用の高品質封止を提供する。
【００１２】
センサは、センサ封止継ぎ目から離間され、ブロック内の圧力チャンバ内に吊された感知面を有し、良好な機械的応力隔絶を確実にしている。センサボディは、好ましくは非導電セラミック材料であり、ブロックと電気センサ回路間の良好な電気化学的絶縁を確実にしている。高価なガラス金属封止は回避され、完成したセンサカプセルは、広い動作温度範囲を有する。
【００１３】
必要に応じて、外側ブロック面内にセンサ取付孔を取り囲む“ウェル（well：井戸形状の孔）”を含ませることができる。ウェルは、正確に測定された量の鑞付け材料の粒子で埋めてもよい。封止は、センサを所定位置に保持するピンとともに固められ、鑞付け材料は溶けてギャップ内に流入するが、過大な量の鑞付け材料が圧力空洞内に溢れ出ることはない。ピンは、センサカプセルが使用に供される前に取り除かれる。
【００１４】
封止用コンパウンドが使用される際、ウェルは、封止用コンパウンドの充填レベルを目視検査するのに役立つ。
【００１５】
典型的なセンサカプセル２０が図１−３に示されている。図１は、センサカプセル２０の等角図である。図２は、センサカプセル２０の正面断面図である。図３は、センサカプセル２０の側面断面図である。図３の視点は、ブロック２４のブロック半部分２６，２８間の接合面２２におおむね沿っている。
【００１６】
図１−３に示されるように、センサカプセル２０はブロック２４を備え、このブロック２４は、ブロック外面３４からブロック２４内の圧力チャンバ３６に延びるセンサ取付孔３０を有し、このセンサ取付孔３０は、センサ取付孔長さ３２を持つ。外側ブロック面３４は、ウェル３５の底部にある。ウェル３５は、図４および図５に関連してより詳細に説明される。
【００１７】
ブロック２４は、いかなる適当な材料および成型方法によって形成されてもよいが、ブロック２４は、図示されるように二つのブロック半部分２６，２８として形成され、接合面２２，２３で互いに接合される。ブロック半部分２６，２８は、粉末金属、射出粉末金属または他の公知の方法を使ってフライス削りで形成することができる。一つの好ましい実施形態では、ブロック半部分２６，２８はニッケル２００で形成され、ほぼ９８０°Ｃで金ニッケル鑞付けで接合される。これに代えて、ブロック半部分２６，２８は、アロイ４６で形成され、銀銅鑞付けを使って接合されてもよい。
【００１８】
さらに別の好ましい実施形態では、ブロック半部分２６，２８をセラミックで形成することができる。ブロック半部分２６，２８がセラミックである場合、それらは、例えば、デ  ブルイン（de Bruin）他の米国特許第４，０５０，９５６号に示されているような反応接合すまり化学接合によって互いに接合される。他の公知セラミック接合方法を使用することもできる。
【００１９】
接合中、ブロック半部分２６，２８を整列させておくのに都合がよいように、ブロック半部分２６，２８に整列孔３７とピン（または管）３８を備えさせることができる。ピン３８は、鑞付け中、ブロック半部分２６，２８間に延在し、特にセンサ取付孔３０付近においてブロック半部分２６，２８の正確な整列を保証する。好ましい配置では、二つの整列ピン３８が、長さ０．１００インチ、直径１／１６インチのニッケル管から作られる。ブロック２４の全長は、２５ｍｍ（１インチ）未満程度であるのが好ましい。
【００２０】
流体入口管４０は、ブロック半部分２６，２８が互いに鑞付けされるときに同時にブロック２４内に鑞付けされる。好ましい配置では、流体入口管４０とブロック２４との間にセラミック管４２が介在する。セラミック管４０は、電気的に絶縁であり、流体入口管４０とブロック２４間の電気的絶縁を提供する。鑞付け継ぎ目４４は、セラミック管４０に対して流体入口管４０を封止し、鑞付け継ぎ目４６は、ブロック２４に対してセラミック管４０を封止する。流体入口管４０は、中空であり、圧力チャンバ３６に流体を給送するためにブロック２４内の圧力チャンバ３６に開口している。流体入口管４０は、流体源に接続可能な末端部４８を有している。末端部４８に供給される流体は、流体入口管４０を通って圧力チャンバ３６に至り、そこでセンサ５０の濡れ部分と接触することになる。典型的には、末端部４８に供給される流体は、センサ５０に圧力を伝達するシリコーンオイルのような絶縁流体であり、センサ５０は、典型的には圧力センサである。
【００２１】
センサ５０は、センサ取付孔３０内に位置されるセンサネック５２を有する。センサネック５２は、センサ鑞付け継ぎ目５８によってセンサ取付孔３０に鑞付けされる。センサ鑞付け継ぎ目５８は、センサネック５２とセンサ取付孔３０間の鑞付け空洞５９を埋める。用途によっては、センサネック５２は、鑞付けを容易にするため金属化されてもよい。センサ鑞付け継ぎ目５８および鑞付け空洞５９は、図４，５に示される例に関連してさらに詳述される。
【００２２】
センサは、長く伸ばされて、圧力チャンバ３６内に吊らされた流体感知面５４を有する。流体感知面５４は、センサネック５２から離間されている。流体感知面５４とセンサネック５２の間の間隔は、流体感知面５４に対する機械的応力の隔絶を提供する。
【００２３】
センサ５０は、ブロック２４の外側との接続のためにアクセス可能な電気的センサ接続部５６を有する。典型的には、電気的接続部５６は、リボンケーブル（図１−３には図示しない）に接続される。センサ５０は、一般的にはセラミック材料で形成された外部ボディを有する絶対圧センサである。外部ボディは、好ましくは単結晶サファイヤ層の形態のアルミナからなる。センサ構造の例は、２０００年１月６日に共に出願された「改良された隔絶を有する圧力センサカプセル」という名称の米国出願第０９／４７７，６８９号およびフリック（Frick）他の米国特許第６，０８９，０９７号に記載されている。
【００２４】
図４は、図１のブロック半部分２６の上端の一例を示す部分斜視図である。図４に示されたブロック半部分２６の特徴は、ブロック半部分２８にも同様に含まれている。明瞭にするために、センサ鑞付け継ぎ目５８は図４に示されていないが、以下の図５で別途示される。
【００２５】
複数のフィンガ７０がセンサ取付孔３０の内側で、センサネック５２の周りに配設される。各フィンガ７０は、センサ取付孔長さ３２より短い長さで延在し、これらのフィンガに隣接したギャップ７２が形成されている。
【００２６】
図５は、図４に示されたセンサ取付孔３０に形成可能なセンサ鑞付け継ぎ目５８の一例を示す。センサ鑞付け継ぎ目５８は、フィンガ７０に隣接したギャップ７２を埋めてセンサネック５２をセンサ取付孔３０に接合する。センサ鑞付け継ぎ目５８は、周囲８０の周りで全体に一定の厚さの壁を有する。しかしながら、センサ鑞付け継ぎ目５８は、フィンガ７０が全体的に一定の厚さで突出していてセンサの鑞付け継ぎ目５８の厚さが減少しているところに切り欠き８４を有している。センサ鑞付け継ぎ目５８は、フィンガに隣接するセンサネック５２の周囲８０の周り全体に広がっている。周囲８０（言い換えれば、フィンガ７０間のギャップ７２）では、センサ鑞付け継ぎ目５８は、０．０２５〜０．０７６ｍｍ（０．００１〜０．００３インチ）の範囲で一定の厚さを有する。周囲８０の周りのセンサ鑞付け継ぎ目５８のこの厚さは、センサ鑞付け継ぎ目のウィッキングと毛細管作用を最大にする最適離間を許容するともに、センサ取付孔３０内でのセンサネック５２の精密な整列を維持する。センサ取付孔３０は、ほぼ矩形であり、図示されるように、その角に配設された８個のフィンガ７０を有する。この８個のフィンガ７０は、センサ取付孔３０の中央部でセンサを位置決めし、鑞付け後のセンサ５０を整列させる。整列は、ピン８２（図２，３参照）または一時的にセンサ５０の質量を支える他の手段を使って実現することができ、センサ取付孔３０内でセンサ５０を中心に寄せるためのフィンガ７０と周囲８０の周りの毛細管作用によっても実現することができる。鑞付けが完了した後にピン８２は除去される。
【００２７】
フィンガ７０は、鑞付け継ぎ目５８での毛細管作用を最大利用してセンサ５０をその長さに対して直角に位置させる。小さいピン８２を含む取付具（図示しない）は、ブロック２４に関してセンサ５０を正しい高さに位置決めする。また、この取付具は、鑞付けのためにセンサ５０がセンサ取付孔３０内に位置決めされるような位置にブロック２４を保持する。
【００２８】
ウェル３５は、センサ取付孔３０に隣接して配設される。ウェル３５は、ブロックとセンサとが加熱のために真空炉内に置かれる間、鑞付け材料のビーズを所定位置に保持するためのポケットを備える。センサ鑞付け継ぎ目５８は、約４５０℃でウェル３５からセンサ鑞付け継ぎ目５８内に流れ込む金ゲルマニュームであるのが好ましい。センサネック５２の周りのセンサ鑞付け継ぎ目５８の鑞付け温度は、ブロック半部分２６，２８の接合面２２，２３間のブロック鑞付け継ぎ目２５の鑞付け温度よりずっと低い。センサ鑞付け継ぎ目５８は、ブロック半部分２６，２８間のブロック鑞付け継ぎ目２５が溶融することなく仕上げられることができる。誘導加熱またはトーチよのうな、その他の鑞付け方法も使用することができる。
【００２９】
図６は、隔絶アッセンブリ９０に取り付けられた図１−３に示されたセンサカプセル２０のような、センサカプセルを示す。隔絶アッセンブリ９０は、隔絶裏当て板９２を備え、隔絶板９２の底面に溶接または鑞付けされた隔絶ダイアフラム９４を有する。センサカプセル２０の管４０は、裏当て板９２に溶接または鑞付けされる。充填管９６も裏当て板９２に溶接または鑞付けされる。センサカプセル２０が隔絶アッセンブリ９０に組み付けられた後、充填管９６、隔絶裏当て板９２およびセンサカプセル２０内の内部通路およびチャンバは真空に引かれる。真空に引かれた後、アッセンブリ全体は、シリコーンオイルのような絶縁流体で充填され、充填管９６は切り離されて溶接で閉じられる。それから、図６の配置は、圧力送信機（ここには図示しない）内に組み込まれ、可撓性のプリント回路がセンサ５０の接点５６に接続される。
【００３０】
図７は、センサ取付孔３０を取り囲む支持リング１０４を備えるように適合されたセンサカプセル９８の等角図である。センサカプセル９８において、ブロック半部分２６，２８はそれぞれ、支持リング１０４を受け入れる半円筒部分１００，１０２を有するように変形されている。支持リング１０４の追加によって、センサカプセル９８の圧力に対する完全性が向上する。支持リング１０４は、好ましくは、センサ取付孔３０を取り囲むブロック上の半円筒部分１００，１０２上に鑞付けされるステンレス鋼リングからなる。
【００３１】
図８は、隔絶アッセンブリ１２２と一体に形成されたセンサカプセル１２０を示す。センサカプセル１２０は、ハーフブロック１４６，１４８が接合面に沿って鑞付け継ぎ目１５０で鑞付け合体されて形成される。センサ取付孔１３０は、図４および５に関連して上述されたようにオプションのフィンガを含むことができる。図８のセンサ鑞付け継ぎ目１３２は、図１−３に示されたセンサ鑞付け継ぎ目５８と同様である。圧力チャンバ１３４は、流体通路１３６を介して隔絶ダイアフラム１３８の裏側に接続される。流体通路１３６は、隔離ダイアフラム１３８とセンサチャンバ１３４間に耐炎性を与える狭隘部分１３７を含む。
【００３２】
隔絶ダイアフラム１３８は、ハーフブロック１４６に取り付けられる。充填管１２６は、鑞付け継ぎ目１５２によってハーフブロック１４８に鑞付けされる。それから、ハーフブロック１４６が鑞付け継ぎ目１５０でハーフブロック１４８に鑞付けされる。センサ１２８がセンサ鑞付け継ぎ目１３２でセンサ取付孔１３０に鑞付けされている間、センサ１２８を支持するために、図２および３のピン８２と同様のピン（図８には図示せず）を一時的に充填管１２６内に挿入する。次に、真空に引かれ、それからセンサカプセル１２０と隔絶アッセンブリ１２２内の空洞と通路がシリコーンオイルのような絶縁流体１５６で満たされる。最後に、充填管１２６が切り離され、溶接部１５４で溶接されて完成したアッセンブリ内に制御された量の絶縁流体１５６が封入される。隔絶ダイアフラム１３８に圧力が加えられた時、この圧力は絶縁流体１５６によってセンサ１３４に伝達される。
【００３３】
センサ１２８上の接点を電子回路（図示せず）に接続するために可撓性のプリント回路１４０が付加される。この可撓性のプリント回路１４０は、半田接合部１４４によって充填管１２６上に支持される。
【００３４】
センサカプセル２２０の別の実施形態が図９−１２に示される。図９−１２に示されるように、センサカプセル２２０は、ほぼ矩形のセンサ取付孔２３０を有するブロック２２４を備え、センサ取付孔２３０は、外側ブロック面２３４からブロック２２４内の圧力チャンバ２３６に延びるセンサ取付孔長さ２３２（図１２）を有する。外側ブロック面２３４は、ウェル２３５の底部に位置する。ウェル２３５は、図１２に関連して後でより詳細に説明される。
【００３５】
ブロック２２４は、適当なあらゆる成形手法を使って形成することができるが、ブロック２２４は、図示されるように二つのブロック半部分２２６，２２８として形成され、接合面２２２，２２３で接合合体される。ブロック半部分２２６，２２８は、射出成形またはその他の公知の成形方法によって形成されてもよい。好ましい一実施形態では、ブロック半部分２２６，２２８はプラスチックで形成されて溶剤接合つまり接着で接合される。ブロック半部分２２６，２２８は、好ましくは同一の対部品である。特に、それらがプラスチックで形成される場合、ブロック半部分２２６，２２８は、半径方向の支持ディスク半部分２２７および長手方向の支持レール２２９を備える。ディスク半部分２２７および支持レール２２９は、圧力チャンバ２３６内に圧力を抑えるのに役立つ構造上の支持部を提供する。
【００３６】
接合の際にブロック半部分２２６，２２８を整列させる便宜のために、ブロック半部分２２６，２２８には、好ましくは凸型整列窪み２３７および凹型整列窪み２３８が与えられる。ブロック半部分２２６，２２８の接合中、窪み２３７は窪み２３８内に収まり、ブロック半部分２２６，２２８の接合中での、特にセンサ取付孔２３０の周りでの整列を確実にする。好ましい実施形態では、二つの窪み２３７，２３８は、直径約１／１６インチであり、射出成形方法でブロック半部分２２６，２２８と一体成型される。ブロック２２４の全長は、好ましくは２５ｍｍ（１インチ）未満程度である。
【００３７】
流体入口管２４０は、射出成形プロセス中にブロック半部分２２６，２２８内に一体成型される。流体入口管２４０は、電気的に絶縁され、接続管（図示せず）からセンサ２５０を電気的に絶縁する電気的絶縁を提供する。流体入口管２４０は、中空であって、ブロック２２４内のチャンバ２３６に開口しており、圧力チャンバ２３に対して流体を給送する。流体入口管２４０は、各々流体源に接続することができる末端部２４８を有する。必要ならば、流体がセンサカプセル２２０を通して流れるようにしたり、または、流体入口管２４０の一方を択一的にふさぐようにしたりすることができる。末端部２４８に供給される流体は、流体入口管２４０を通過して圧力チャンバ２３６に至り、そこでセンサ２５０の濡れ部分に接触する。典型的には、末端部２４８に供給される流体は、シリコーンオイルのような絶縁流体であって、圧力センサが典型であるセンサ２５０に圧力を伝達する。
【００３８】
センサ２５０は、センサ取付孔２３０内に位置されるセンサネック２５２を有する。センサネック２５２は、封止用コンパウンド２５８によってセンサ取付孔２３０に接合される。封止用コンパウンド２５８は、センサネック２５２とセンサ取付孔２３０との間の空洞２５９を埋める。ある用途においては、センサネック２５２またはセンサ取付孔２３０には、接合を容易にするため、下地が塗られたエッチングが施されたりする。封止用コンパウンド２５８は、注射針を使って液体として適用され、セットアップつまり固化されるようにすることができる。ウェル２３５は、封止用コンパウンド２５８による封止空洞２５９の充填が完了したことの視覚検査を可能にする。用途の必要性に応じて、ＲＴＶ｛室温加流（vulcanizing）ゴム）｝またはエポキシのような封止用コンパウンドを使用することができる。封止空洞２５９は、圧力チャンバに圧力が加えられたときのセンサの動きに耐えるために長くて細い。封止空洞２５６の底部には、センサネック２５２を取り囲む一つ以上の隆起つまりフィンガ２６０が与えられる。隆起つまりフィンガ２６は、図示のように薄くてテーパが付けられており、センサ２５０が所定位置に押されて封止空洞２５６の底部で一時的な封止を形成するときに変形する。隆起つまりフィンガ２６０によって形成される封止は、封止用コンパウンド２５８が固化している間、封止用コンパウンド２５８の漏れを最小化する。
【００３９】
センサ２５０は、長く伸ばされて、圧力チャンバ２３６内に吊された流体感知面２５４を有する。流体感知面２５４は、センサネック２５２から離間されている。流体感知面５４とセンサネック２５２との間の間隔は、流体感知面２５４に対して機械的応力隔絶を提供する。
【００４０】
センサ２５０は、ブロック２２４の外側との接続のためにアクセス可能な電気的センサ接続部２５６を有する。典型的には、電気的接続部２５６は、リボンケーブル（図９−１２には図示せず）に接続される。センサ２５０は、典型的には、セラミック材料で形成された外部ボディを持つ絶対圧センサである。外部ボディは、好ましくは単結晶サファイヤ層の形態のアルミナからなる。センサ構造の例は、２０００年１月６日に共に出願された「改良された隔絶を有する圧力センサカプセル」という名称の米国出願第０９／４７７，６８９号およびフリック他の米国特許第６，０８９，０９７号に記載されている。
【００４１】
本発明は好ましい実施形態により説明されたが、当業者は、本発明の範囲から逸脱しないで形状および細部において変形できることを認識できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】センサカプセルの等角図である。
【図２】図１に示したセンサカプセルの正面断面図である。
【図３】図１に示したセンサカプセルの側面断面図である。
【図４】図１に示したセンサカプセルの典型的な鑞（ろう）付け空洞の部分斜視図である。
【図５】図４に示した鑞付け空洞内に形成された典型的なセンサ鑞付け継ぎ目の図である。
【図６】隔絶アッセンブリに取り付けられたセンサカプセルの図である。
【図７】圧力リングを有するセンサカプセルの等角図である。
【図８】隔絶アッセンブリと一体に形成されたセンサカプセルの図である。
【図９】センサカプセル用の成型ブロックの正面図である。
【図１０】図９の１０−１０’線に沿った成型ブロックの断面図である。
【図１１】図９の１１−１１’線に沿った成型ブロックの断面図である。
【図１２】図９の成型ブロック内のセンサ取り付けの詳細を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２０……センサカプセル
２２，２３……接合面
２４……ブロック
２５……ブロック鑞付け継ぎ目
２６，２８……ブロック半部分
３０……センサ取付孔
３２……センサ取付孔長さ
３４，３６……圧力チャンバ
３５……ウェル
３８……ピン
４０……流体入口管
４２……セラミック管
４４……鑞付け継ぎ目
４６……アロイ
４８……末端部
５０……センサ
５２……センサネック
５４……流体感知面
５６……電気的センサ接続部
５８……センサ鑞付け継ぎ目
５９……鑞付け空洞、
【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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【国際調査報告】
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