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KR20010013934A - 개선된 전극 지지체를 구비하는 용량성 압력 변환기 - Google Patents

개선된 전극 지지체를 구비하는 용량성 압력 변환기 Download PDF

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KR20010013934A
KR20010013934A KR1019997011956A KR19997011956A KR20010013934A KR 20010013934 A KR20010013934 A KR 20010013934A KR 1019997011956 A KR1019997011956 A KR 1019997011956A KR 19997011956 A KR19997011956 A KR 19997011956A KR 20010013934 A KR20010013934 A KR 20010013934A
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pressure transducer
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데너죤에이
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로버트 에프 오브리엔
엠케이에스 인스트루먼츠 인코포레이티드
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Abstract

본 발명에 개시된 압력 변환기 조립체는 금속제 본체, 다이아프램, 금속제 플레이트, 절연체 및 도체를 포함한다. 본체는 내부 공동을 형성한다. 다이아프램은 본체 내에 장착되어 내부 공동을 제1 챔버와 제2 챔버로 분할한다. 제1 챔버 내의 압력이 제2 챔버 내의 압력보다 더 클 때에 다이아프램의 일부는 제1 방향으로 휘며, 제2 챔버 내의 압력이 제1 챔버 내의 압력보다 더 클 때에 상기 다이아프램의 일부는 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 휜다. 상기 금속제 플레이트는 제1 및 제2 챔버 중의 하나의 금속제 본체에 고정된다. 또한, 절연체는 챔버 내에 배치되며 금속제 플레이트에 고정된다. 도체는 절연체에 배치된다. 다이아프램과 도체는 그 특성이 정전 용량에 의해 표현된다. 정전 용량은 제1 및 제2 챔버 내의 압력 차를 나타낸다.

Description

개선된 전극 지지체를 구비하는 용량성 압력 변환기{CAPACITIVE PRESSURE TRANSDUCER WITH IMPROVED ELECTRODE SUPPORT}
도 1A는 조립된 종래 기술의 용량성 압력 변환기 조립체(100)의 부분적인 측면 단면도를 나타낸다. 도 1B는 변환기 조립체(100)의 분해된 측면 단면도를 나타낸다. 도시의 편의를 위해, 도 1A와 도 1B는 본원에 개시된 다른 도면들과 마찬가지로 정확한 비례로 작도하지 않았다. 미국 특허 제4,823,603호는 일반적인 형태의 용량성 압력 변환기 조립체(100)를 개시한다. 또한, 미국 특허 제5,020,377호 및 제4,785,669호는 본 발명의 개시에 관련된 용량성 압력 변환기를 개시한다.
요컨대, 변환기 조립체(100)는 제1 밀봉형 내부 챔버(110)와 제2 밀봉형 내부 챔버(112)를 형성하는 본체를 포함한다. 챔버(110, 112)는 비교적 얇고 가요성을 갖는 전도성 다이아프램(120; diaphragm)에 의해 서로 격리되어 있다. 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 다이아프램(120)은 챔버(110, 112)들의 압력 차에 따라 휘거나 구부러지도록 장착되어 있다. 변환기 조립체(100)는 다이아프램이 휘는 양을 지시하는 파라미터를 제공하므로, 이 파라미터는 압력 차를 간접적으로 지시한다. 변환기 조립체(100)에 의해 제공되는 압력 차를 지시하는 파라미터는 다이아프램(120)과 전극(130) 사이의 정전 용량(capacitance)을 나타낸다.
변환기 조립체(100)는 P_x 커버(140)와 P_x 본체(150)를 포함한다{후술되는 바와 같이, "P_x"라는 용어는 미지(未知)의 압력을 말한다}. 도 2A는 P_x 본체(150)의 평면도를 나타낸다. P_x 본체(150)는 관의 형태를 가지며, {도 2A에 도시되며 도 1B에 선(153)으로 지시된} 중앙의 내부 구멍(152)을 형성한다. P_x 본체(150)의 상부 표면에는 단차(段差)가 있어서 구멍(152)의 가장자리 주위로 연장되는 견부(154; 肩部)를 제공한다. 또한, P_x 본체(150)는 하부 표면(156)을 포함한다. P_x 커버(140)는 원형 금속제 시트이며 중앙 구멍(144)을 형성하는 압력 관(142)이 마련되어 있다. P_x 커버(140)는 P_x 본체(150)의 하부 표면에 (예컨대 용접에 의해) 견고하게 부착되어 있다. 다이아프램(120)은 (예컨대 스테인레스 강인) 통상 얇고 원형이며 가요성을 갖는 전도성 재료의 시트이다. 전술한 바와 같이, 도 1A와 도 1B는 일정한 비례로 작도되지 않았으며, 통상 다이아프램(120)은 변환기 조립체(100)의 다른 구성 요소와 비교할 때 도시된 것보다 훨씬 더 얇다. 다이아프램(120)은 도 1A에 지시된 바와 같이 P_x 본체의 견부(154)와 접촉한다. 다이아프램(120)의 외부 가장자리는 통상 P_x 본체(150)에 용접되어 P_x 본체(150)의 견부(154)에 견고하게 유지된다.
P_x 커버(140), P_x 본체(150) 및 다이아프램(120)은 내부 밀봉형 챔버(110)를 형성하도록 협동한다. P_x 커버(140)는 챔버(110)의 저부를 형성하고, P_x 본체(150)는 측벽을 형성하며, 다이아프램(120)은 상부를 형성한다. 관(142) 내의 유체는 구멍(144)과 (도 2A에 도시된) 중앙 구멍(152)을 통해 챔버(144) 안으로 유동될 수 있다. 따라서, 관(142) 내의 유체는 다이아프램(120)의 하부 표면과 유체가 통하도록 연결되어 있다.
또한, 변환기 조립체(100)는 P_r 본체(160)와 P_r 커버(170)를 포함한다(후술되는 바와 같이, "P_r"이라는 용어는 기준 압력을 말한다). 도 2B는 P_r 본체(160)의 평면도를 나타낸다. P_r 본체(160)는 관의 형태를 가지며, {도 2B에 도시되고 도 1B에 선(263)으로 지시된} 중앙 구멍(162)을 형성한다. P_r 본체의 상부 표면에는 단차가 있어서 하부 견부(164) 및 상부 견부(166)를 제공한다. 하부 견부(164)는 구멍(162)의 가장자리 주위로 연장되며, 상부 견부(166)는 하부 견부(164)의 가장자리 주위로 연장되어 있다. 또한, P_r 본체(160)는 견부(164, 166)에 대향된 하부 표면(168)을 포함한다. P_r 본체(160)의 하부 표면(168)은 (예컨대 용접에 의해) 다이아프램(120)의 외부 가장자리의 상부 표면에 견고하게 부착되어 있다. P_r 커버(170)는 원형의 금속제 시트이며 중앙 구멍(174)이 형성된 압력 관(172)이 마련되어 있다. P_r 커버(170)는 (예컨대 용접에 의해) P_r 본체(160)에 견고하게 부착되므로, P_r 커버(170)의 외부 가장자리는 P_r 본체(160)의 상부 견부(166)와 접촉한다.
P_r 커버(170), P_r 본체(160) 및 다이아프램(120)은 내부 밀봉형 챔버(112)를 형성하도록 협동한다. 다이아프램(120)은 저부를 형성하며, P_r 본체(160)는 측벽을 형성하고, P_r 커버(170)는 챔버(112)의 상부를 형성한다. 관(172) 내의 유체는 구멍(174)과 (도 2B에 도시된) 중앙 구멍(162)을 통해 챔버(112) 안으로 유동할 수 있다. 따라서, 관(172) 내의 유체는 다이아프램(120)의 상부 표면과 유체가 통하도록 연결되어 있다. 후술되는 바와 같이, 전극(130)이 챔버(112) 내에 수납되어 있으며 내부의 유체 유동을 방해하지 않는다.
전극(130)은 통상 비전도성( 또는 절연성)의 세라믹 블록으로 제작되어 있으며, 원통의 형태를 갖는다. 도 2C는 전극(130)의 저부도를 나타낸다. 전극(130)의 저부 표면에는 단차가 있어서 중앙면(135) 및 이 중앙면(135)의 외부 가장자리 둘레로 연장된 견부(136)를 형성한다. 또한, 전극(130)은 {도 2C에 도시되고 도 1B에 선(133)으로 지시된} 구멍(132)을 형성한다. 전극(130)은 (예컨대 전기 도금에 의해) 중앙면(135) 위에 용착(deposit)된 비교적 얇은 도체(134)를 더 포함한다. 도체(134)는 도 1B와 도 2C에 명확히 도시되어 있으며, 도시의 편의를 위해 도 1A에는 도시하지 않았다. 전극(130)은 도 1A에 도시된 바와 같이 P_r 커버(170) 및 P_r 본체(160)의 하부 견부(164) 사이에 죄여 있다. 전극(130) 내의 (도 2C에 도시된) 구멍(132)에 의해 유체가 다이아프램(120)의 상부 표면과 압력 관(172) 사이의 전극(130)을 통해 자유로이 유동할 수 있다. 전극(130)을 P_r 본체(160)에 죄면 도체(134)가 이격된 상태로 다이아프램(120)에 유지된다. 통상 전극(130)은 도체(134)와 다이아프램(120) 사이의 공간이 (0.0002 미터 정도로) 비교적 작게 되는 정도로 위치된다.
도체(134)와 다이아프램(120)은 커패시터(138; capacitor)의 평행한 플레이트들을 형성한다. 공지된 바와 같이, C=Ae/d가 성립되는데, 여기서 C는 두 개의 평행한 플레이트 사이의 정전 용량(capacitance)이고, A는 플레이트들 사이의 공통 영역이며, e는 플레이트들 사이의 재료에 기초한 상수(진공에서 e=1)이고, d는 플레이트들 사이의 거리이다. 따라서, 커패시터(138)에 의해 마련된 정전 용량은 다이아프램(120)과 도체(134) 사이의 거리의 함수이다. 챔버(110, 112)들 사이의 압력 차가 변함에 따라 다이아프램(120)이 상하로 휠 때, 커패시터(138)에 의해 제공되는 정전 용량도 역시 변한다. 모든 순간적인 시간에서, 커패시터(138)에 의해 제공되는 정전 용량은 챔버(110, 112) 사이의 순간적인 압력 차를 지시한다. {커패시터(138)에 의해 제공되는 정전 용량의 함수인 공명 주파수에 의해 특정되는 "탱크" 회로 등의} 공지된 전기 회로는 커패시터(138)에 의해 제공되는 정전 용량을 측정하고 압력 차를 나타내는 전기 신호를 제공하도록 사용될 수 있다.
변환기 조립체(100)는 커패시터(138)에 의해 제공되는 정전 용량을 측정할 수 있도록 전기 전도성 피드스루(180; feedthrough)를 포함한다. 피드스루(180)의 일단부(182)는 전극(130)과 접촉한다. 피드스루(180)는 이 피드스루의 타단부(184)가 변환기 조립체(100) 외부에 있도록 P_r 커버(170)의 구멍을 통해 연장되어 있다. 피드스루(180)가 통과해 연장되는 P_r 커버(170)의 구멍은 챔버(112) 내의 압력을 유지하고 피드스루(180)를 P_r 커버(170)로부터 전기적으로 절연시키도록 예컨대 용융된 유리 플러그(185)에 의해 밀봉되어 있다. 피드스루(180)는 도체(134)에 전기적으로 접속되어 있다. 통상 전극(130)은 {이 전극(130)의 저부 표면 위의} 도체(134)와, 전극(130)의 상부 표면과 접촉하는 피드스루(180)의 단부 사이가 전기적으로 접속될 수 있도록, (도시 생략된) 전기 도금된 관통 구멍(through hole)을 포함한다. 따라서, 피드스루(180)는 커패시터(138)의 하나의 플레이트{즉, 도체(134)}를 전기적으로 접속시킨다. 다이아프램(120)이 P_r 본체(160)에 용접되어 있으므로, P_r 본체(160)는 커패시터(138)의 다른 플레이트{즉, 도체(134)}를 전기적으로 접속시킨다. 따라서, 커패시터(138)에 의해 제공되는 정전 용량은 P_r 본체(160)와 피드스루(180)의 단부(184) 사이의 (도시 생략된) 측정 회로를 전기적으로 접속시키는 것에 의해 측정될 수 있다. 실제로, 변환기 조립체(100)의 본체는 통상 접지되므로, 단순히 측정 회로를 피드스루(180)의 단부(184)에 전기적으로 접속시킴으로써 커패시터(138)에 의해 제공되는 정전 용량을 측정할 수 있다.
통상 도체(134)는 (도 2C에 지시된 바와 같이) 전극(130)의 하부 표면 위의 둥근 "고리형" 형상체 내에 배치된다. 또, 몇몇 종래 기술의 압력 변환기는 전극(130) 위에 배치된 하나 이상의 도체와 이 도체에 전기적으로 접속되는 상응하는 수효의 피드스루를 포함한다. 그와 같은 변환기는 2 이상의 커패시터, 즉 전극(130) 상의 하나의 도체 및 다이아프램(120)에 의해 형성된 제1 커패시터와, 전극(130) 상의 다른 하나의 도체 및 다이아프램(120)에 의해 형성된 제2 커패시터를 제공한다. 공지된 바와 같이, 변환기에 대한 온도 보정을 유리하게 제공하도록 이러한 방식으로 다수 부분의 커패시터를 제공할 수 있다.
작동 중에, 변환기 조립체(100)는 통상 절대 압력 변환기로서 사용된다. 이러한 형태에서, 통상 진공 펌프(도시 생략)를 압력 관(172)에 가하여 챔버(112)를 1차로 배기시킨다. 챔버(112)가 배기되고 나면, 이어서 관(172)이 챔버(112) 내의 진공을 유지하도록 밀봉되거나 "핀치오프(pinch off)"된다. 이것은 챔버(112) 내에 "기준" 압력을 초래한다. 비록 진공이 편리한 기준 압력이지만, (진공 이외의) 다른 압력을 기준 압력으로서 사용하는 것도 역시 공지되어 있다. 챔버(112) 내의 압력이 공지된 또는 기준 압력이므로, 챔버(112)를 구성하도록 사용되는 구성 요소{즉, P_r 본체(160) 및 P_r 커버(170)}는 P_r 구성 요소(즉, "기준 압력" 구성 요소)라고 부른다. 기준 압력이 챔버(112) 내에 확립되고 나면, 이어서 압력 관(142)은 유체의 압력이 측정될 수 있도록 유체 공급원(도시 생략)에 연결된다. 압력 관(142)을 이러한 방식으로 결합시키면, 압력이 측정될 유체가 챔버(110){ 및 다이아프램(120)의 저부 표면}로 송출된다. 챔버(110) 내의 압력이 미지이거나 측정될 것이므로, 챔버(110)를 구성하도록 사용되는 구성 요소{즉, P_x 커버(140) 및 P_x 본체(150)}는 P_x 구성 요소(즉, "미지의 압력" 구성 요소)라고 부른다. 다이아프램(120)의 중앙은 챔버(110, 112) 사이의 압력 차에 따라 상하로 휜다. 변환기 조립체(100)에 의해 다이아프램이 휘는 양을 측정할 수 있으므로, 챔버(112) 내의 공지된 압력에 대한 챔버(110) 내의 압력을 측정할 수 있다.
물론, 변환기 조립체(100)는 압력 차 변환기로도 역시 사용될 수 있다. 이 형태에서, 압력 관(142)은 제1 유체 공급원(도시 생략)에 연결되고, 압력 관(172)은 제2 유체 공급원(도시 생략)에 연결된다. 이 경우, 변환기 조립체(100)에 의해 두 가지 유체의 압력들 간의 차이를 측정할 수 있다.
변환기 조립체(100)가 갖는 하나의 문제는 도체(134)와 다이아프램(120) 사이의 간격과 관련되어 있다. 변환기 조립체(100)의 작동 중에, 물론 다이아프램(120)이 상하로 휨으로써 다이아프램(120)과 도체(134) 사이의 간격이 변한다. 하지만, 변환기 조립체(100)가 일관되게 정밀한 압력 해독치를 제공하기 위해서는, 다이아프램(120)과 도체(134) 사이에 일정한 공칭 간격(nominal spacing)을 제공하는 것이 중요하다. 따라서, 특정한 압력 차를 위해서는, 다이아프램(120)과 도체(134) 사이의 거리를 항상 동일하게 확보하는 것이 중요하다. 챔버(110, 112) 사이의 특정한 압력 차에 대한 다이아프램(120)과 도체(134) 사이의 거리는 "공칭 거리"라고 부를 수 있다. 다수의 변환기 조립체(100)를 제작할 때, 도체(134)와 다이아프램(120) 사이에 동일한 공칭 거리를 일관되게 제공하는 것이 중요하다. 또, 변환기 조립체(100)의 소정의 하나의 유닛에 있어서, 공칭 거리를 일정하게 유지되고 시간에 따라 변하지 않도록 확보하는 것은 중요하다.
종래 기술의 변환기 조립체(100)는 일정한 공칭 거리를 유지하기 위한 탄성 요소(192)를 포함한다. 탄성 요소(192)는 P_r 커버(170)와 전극(130)의 상부 사이에 압착되어 있다. P_r 본체(160)의 저부 견부(164)는 전극(130)의 견부(136)를 지지한다. P_r 커버(170)가 P_r 본체(160)에 용접되므로, 탄성 요소(192)는 전극(130)을 하향 압박하는 스프링력을 제공하여 전극(130)을 P_r 본체(160)에 대해 고정된 위치에 유지한다. 탄성 요소(192)는 종종 "웨이브 와셔(wave washer)"(즉, 링의 평면에 수직인 방향으로 하나 이상의 위치에서 굴곡된 금속제 O링형 와셔)의 사용에 의해 실행된다. 탄성 요소(192)는 전극(130)을 안정된 위치에 유지하기 위해 (예컨대 수 백 파운드 정도의) 비교적 큰 스프링력을 제공한다.
비록 변환기 조립체(100)가 전극(130)을 견고하게 유지하지만, 도체(134)와 다이아프램(120) 사이의 공칭 거리는 예컨대 기계적 또는 열적 쇼크에 의해 시간에 따라 작은 양만큼 변할 수 있다. 당업자는 알 수 있듯이, 압박에 의해 적소에 유지되는 전극(130) 등의 요소는 {종종 "크리프(creep)"라고 부르는} 시간에 따른 작은 양의 이동을 보여줄 수 있다. 이러한 크리프는 종종 공칭 거리를 변경시켜 변환기 조립체(100)의 정밀도에 악영향을 줄 수 있다. 또한 과도 압력 상태도 전극(130)의 원치 않는 이동을 야기한다. 변환기 조립체(100)가 정상적으로 작동하는 중에, 다이아프램(120)은 전극(130)과 접촉하지 않을 것이다. 하지만, 변환기 조립체(100)의 정상 작동 범위를 넘는 챔버(110) 내의 큰 압력(즉, 과도 압력)에 의해, 다이아프램(120)은 전극(130)과 접촉하고 탄성 요소(192)를 약간 압박할 수 있다. 과도 압력 조건이 사라지고 다이아프램(120)이 정상 작동 위치로 복귀하면, 탄성 요소(192)는 재팽창하여 전극(130)을 재착지시킨다. 종종 전극(130)의 새로운 위치는 과도 압력 조건에 선행하는 원래 위치와 약간 다를 것이다. 그와 같은 위치의 변화에 의해, 공칭 거리는 변화되고 변환기 조립체(100)의 정밀도는 악영향을 받게 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전극의 장착이 개선된 압력 변환기 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명은 본 발명의 발명자에 의해 발명되어 본 발명의 양수인에게 양수된, 공동 계류 중인 "Pressure Sensor"라는 명칭의 미국 특허 출원 제08/748,820호에 개시된 내용에 관한 것이다.
본 발명은 용량성 압력 변환기(capacitive pressure transducer)에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하자면, 본 발명은 용량성 압력 변환기에 사용하기 위한 개선된 전극 지지체에 관한 것이다.
본 발명의 특징 및 목적의 보다 충분한 이해를 위해, 동일하거나 유사한 부분을 지시하도록 동일한 도면 부호가 사용된 첨부된 도면과 관련하여 후술되는 상세한 설명을 참조한다.
도 1A는 종래 기술의 조립된 변환기 조립체의 부분적인 측면 단면도이고,
도 1B는 도 1A에 도시된 조립체의 분해된 측면 단면도이며,
도 2A는 도 1A와 도 1B에 도시된 P_x 본체의 평면도이고,
도 2B는 도 1A와 도 1B에 도시된 P_x 본체의 평면도이며,
도 2C는 도 1A와 도 1B에 도시된 전극의 저부도이고,
도 3A는 본 발명에 따라 구성된 용량성 압력 변환기 조립체의 부분적인 측면 단면도이며,
도 3B는 도 3A에 도시된 조립체의 분해된 측면 단면도이고,
도 4A와 4B는 도 3A와 도 3B에 도시된 전극의 바람직한 실시예의 측면 단면도와 저부도를 각각 나타내며,
도 5는 본 발명에 따라 구성된 다른 압력 변환기 조립체의 분해된 측면 단면도이고,
도 6은 도 5에 도시된 P_r 커버의 저부도이며,
도 7은 본 발명에 따라 구성된 다른 압력 변환기 조립체의 분해된 측면 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따라 구성된 또 다른 압력 변환기 조립체의 분해된 측면 단면도이다.
본 발명은 압력 변환기 내의 전극의 장착을 개선시키는 것이다. 이러한 장착은 전극의 안정성을 개선시킨다.
한가지 형태로서, 본 발명은 개선된 압력 변환기 조립체를 제공한다. 이 조립체는 본체, 다이아프램, 플레이트, 절연체 및 도체를 포함한다. 본체는 내부 공동을 형성한다. 다이아프램은 본체 내에 장착되며 내부 공동(空洞)을 제1 챔버 및 제2 챔버로 분할한다. 제1 챔버 내의 압력이 제2 챔버 내의 압력보다 더 클 때 다이아프램의 일부가 제1 방향으로 휘며, 제2 챔버 내의 압력이 제1 챔버 내의 압력보다 더 클 때 다이아프램의 상기 부분은 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 휜다. 플레이트는 (예컨대 용접 또는 스크루에 의해) 제1 및 제2 챔버 중의 하나의 본체에 고정된다. 또한, 절연체는 상기 챔버 내에 배치되어 플레이트에 고정된다. 도체는 절연체에 배치된다. 다이아프램과 도체는 정전 용량에 의해 특성이 표현된다. 이러한 정전 용량은 제1 및 제2 챔버 내의 압력 차를 나타낸다.
다른 형태로서, 본 발명은 본체, 다이아프램, 도체 및 탄성 요소를 포함하는 변환기 조립체를 제공한다. 탄성 요소는 본체 내에 배치되며 도체를 다이아프램으로부터 편향(偏向)시키는 힘을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적 및 장점은 단지 본 발명의 최선 모드를 예시하기 위해 여러 가지 실시예가 개시되고 기재된 후술되는 상세한 설명에 의해 당업자에게 매우 명백해질 것이다. 구현되는 바와 같이, 본 발명은 다른 상이한 실시예가 가능하고 여러 세부 내용은 다양하게 수정될 수 있는데, 이들은 모두 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 특징을 예시하는 것이며, 청구의 범위에 지시되는 본 발명의 범위를 제한하거나 한정하지는 않는 것으로 간주되어야 한다.
도 3A는 본 발명에 따라 구성되어 조립된 변환기 조립체(200)의 부분적인 측면 단면도를 나타낸다. 도 3B는 변환기 조립체(200)의 분해된 측면 단면도를 나타낸다. 바람직한 실시예에서, 변환기 조립체(200)를 구성하도록 사용된 다수의 구성 요소는 종래 기술의 변환기 조립체(100)에 사용된 구성 요소와 동일하거나 유사하다. 보다 명확하게 말하면, 변환기 조립체(200)는 종래 기술의 변환기 조립체(100)에 사용된 P_x 커버(140), P_x 본체(150), 다이아프램(120), P_r 본체(160), P_r 커버(170)와 같은 구성 요소들을 포함한다. 하지만, 변환기 조립체(200)는 종래의 전극(130) 대신에 개선된 전극(230)을 포함한다. 또, 변환기 조립체(200)는 탄성 요소(192)에 대한 필요성을 제거하며 바람직하게는 이 요소(192)를 포함하지 않는다.
종래 기술의 변환기 조립체(100)에서와 같이, P_x 커버(140), P_x 본체(150) 및 다이아프램(120)은 함께 연결되어 다이아프램의 한쪽에 밀봉된 내부 챔버(110)를 형성한다. 또한, 종래 기술의 변환기 조립체(100)에서와 같이, 다이아프램(120), P-r 본체(160) 및 P-r 커버(170)는 함께 연결되어 밀봉형 내부 챔버(112)를 다이아프램의 다른 쪽에 형성한다.
전극(230)은 금속제 플레이트(232), 스페이서(234) 및 세라믹( 또는 다른 형태의 절연성) 플레이트(236)를 포함한다. 스페이서(234)는 금속제 플레이트(232)와 세라믹 플레이트(236) 사이에 위치되어 있다. 스크루, 리벳 또는 접착제와 같은 체결 부재(도시 생략)가 금속제 플레이트(232), 스페이서(234) 및 세라믹 플레이트(236)를 견고하게 함께 유지시킨다. 몇몇 실시예에서 스페이서(234)는 금속제 플레이트(232)의 일체형 부분으로 형성되며, 다른 실시예에서 스페이서(234)는 독립적인 별개의 구성 요소로서 제공된다. 금속제 플레이트(232) 및 P_r 본체(160)는 금속제 플레이트(232)의 외부 가장자리가 견부(164)와 접촉하도록 예컨대 용접에 의해 견고하게 함께 고정되어 있다. 세라믹 플레이트(236)의 저부 표면에는 (도 3B에는 도시되지만 도 3A에는 도시 생략된) 종래의 방식으로 전기 도체(238)가 마련되어 있다. 금속제 플레이트(232)를 견부(164)에 고정시키면 도체(238)가 다이아프램(20)에 이격된 상태로 견고하게 위치된다. 도체(238)와 다이아프램(120)은 커패시터(240)를 형성한다. 도체(238)와 다이아프램(120) 사이의 공칭 거리는 예컨대 스페이서(234)를 요망되는 두께로 선택하는 것에 의해 제어될 수 있다.
변환기 조립체(200)는 도체(238)에 전기적으로 접속되는 전기 전도성 피드스루(280)를 포함한다. 이 피드스루(280)의 일단부(282)는 세라믹 플레이트(236)의 상부 표면과 접촉한다. 피드스루(280)는 금속제 플레이트(232) 및 P_r 커버(170)의 구멍을 통해 연장하며, 피드스루(280)의 타단부(284)는 변환기 조립체(200) 외부에 있다. 종래 기술의 변환기 조립체(100)와 같이, 피드스루(280)가 관통하는 P_r 커버(170)의 구멍은 챔버(112) 내의 압력을 유지하고 피드스루(280)를 P_r 커버(170)로부터 전기적으로 절연시키도록 {예컨대 유리 플러그(185)로} 밀봉되어 있다. 금속제 플레이트(232)는 도 3B에 선(233)으로 표시된 구멍을 형성하며, 이 구멍을 통해 피드스루(280)가 연장되어 있다. 바람직하게도 이 구멍은 피드스루(280)가 금속제 플레이트(232)와 접촉하지 않도록 피드스루(280)보다 더 크다. 이렇게 해서, 피드스루(280)가 금속제 플레이트(232)로부터 전기적으로 절연되고 또한 플레이트(232)의 양쪽 측면의 압력이 동등하게 되어 관(172) 내의 압력이 다이아프램(120)의 상부 표면에 확실히 연결된다. 피드스루(280)의 저부 단부(282)는 도체(238)에 전기적으로 접속되어 있다. 피드스루(280)는 커패시터(240)의 하나의 플레이트{예컨대 도체(238)}에 전기적으로 접속되며, P_r 본체(160)는 커패시터(240)의 다른 플레이트{즉, 다이아프램(120)}에 전기적으로 접속되어 있다.
바람직한 실시예에서, 피드스루(280)는 세라믹 플레이트(236)를 구조적으로 지지하지 않는다. 오히려, 플레이트(236)는 P_r 본체(160)에 견고하게 고정된 금속제 플레이트(232)에 연결되어 지지되어 있다. 도 5, 도 7 및 도 8에 더욱 분명하게 도시된 바와 같이, 전기적 피드스루는 전도성 핀과 전도성 코일 스프링을 포함할 수 있다. 핀은 P_r 커버에 견고하게 고정되며, 코일 스프링은 이 핀으로부터 세라믹 전극으로 연장되어 있다. 스프링은 세라믹 전극에 배치된 도체에 전기적으로 접속되지만 전극을 구조적으로 지지하지는 않는다.
(도 1A와 도 1B에 도시된) 종래 기술의 전극(130)과는 다르게, 변환기 조립체(200)의 전극(230)은 탄성 요소의 압박에 의해 형성되는 스프링력에 의해 적소에 유지되지 않는다. 오히려, 전극(320)의 금속제 플레이트(232)는 (예컨대 용접 또는 스크루에 의해) P_r 본체(160)에 견고하게 고정된다. 체결 부재가 전극(230)의 세라믹 플레이트(236){ 및 도체(238)}를 스페이서(234)를 거쳐 금속제 플레이트(232)에 견고하게 유지한다. 이것은 전극(230)이 시간에 따라 이동 또는 크리프하는 경향을 실질적으로 감소시킴으로써 변환기 조립체(200)의 성능을 개선시킨다. 기계적, 열적 쇼크와 과도 압력 상태에 따른 전극(230)의 안정성은 개선된다. 금속제 플레이트(232)가 P_r 본체(160)에 견고하게 고정되므로, 과도 압력 상태는 전극의 어떠한 인지 가능한 이동도 야기하지 않을 것이다.
변환기 조립체(200)의 바람직한 실시예에서, 세라믹 플레이트(236)는 세라믹 플레이트(236)의 중앙부만을 금속제 플레이트(232)에 고정하는 것에 의해 장착되어 있다. 세라믹 플레이트(236)의 외부 가장자리는 P_r 본체(160)로부터 이격되어 접촉하지 않는다. 이것은 종래 기술의 변환기 조립체(100)와 접촉되어 있으며, 세라믹 전극(130)의 전체 외부 가장자리는 P_r 본체{ 및 탄성 요소(192)}에 의해 지지되어 있다. 이렇게 하면 전극(230)의 안정성이 개선된다.
또한 변환기 조립체(200)는 종래 기술의 변환기 조립체(100)에 비해 제조가 더 간단하다. 종래 기술의 변환기 조립체(100)를 제조할 때, 전극(130)의 스텝 또는 견부(136)는 정밀하게 기계 가공되어야 한다. 이러한 견부의 필요성은 변환기 조립체(200)에서 제거됨으로써, 특징적인 임계 공차가 감소한다.
전극(230)은 교체 부분으로서 종래 기술의 변환기 조립체의 P_r 본체(160)에 끼워지도록 바람직한 치수를 갖는다. 종래 기술의 변환기 조립체(100) 및 {종래 기술의 전극(130)을 전극(230)으로 교체함으로써 구성된} 조립체(200)에 수행된 시험은 변환기 조립체(200)가 개선된 성능을 제공한다는 것을 지시한다.
도 4A와 도 4B는 전극(230)의 바람직한 실시예의 측면 단면도와 저부도를 각각 나타낸다. 이러한 실시예에서, 금속제 플레이트(232), 스페이서(234) 및 세라믹 플레이트(236)는 각각 중앙 보어 구멍(242; bore hole)을 형성한다. 금속제 플레이트(232)의 보어 구멍(242)은 스크루(244)(도 4B에 도시)가 금속제 플레이트(232), 스페이서(234) 및 세라믹 플레이트(236)를 함께 유지할 수 있도록, 바람직하게도 부분적으로 나사 형성되어 있다. 또한 세라믹 플레이트(236)는 스크루(244)의 역수축을 허용하도록, 보어 구멍(242)보다 더 넓고 이 보어 구멍(242)에 연결된 만입부(246)를 바람직하게 형성한다. 스크루(244)의 소정 부분이 전기 도체(238)와 다이아프램(120) 사이의 공간으로 진입하는 것을 방지하도록 이러한 방식으로 스크루(244)의 역수축을 제공하는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서 리벳 또는 접착제가 스크루(244) 대신 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스크루( 또는 볼트)(244)의 일단부가 보어 구멍(244)을 통해 연장되고 너트(도시 생략)가 이 일단부에 나사 결합되어 스페이서(234)와 플레이트(232, 236)를 함께 고정시키도록 스크루(244)와 협동한다. 또한 도 4A에는 피드스루(280)가 통과하는 금속제 플레이트(232)에 형성된 구멍이 도시되어 있다.
바람직한 실시예에서, P_x 커버(140), P_x 본체(150), P_r 본체(160), P_r 커버(170), 금속제 플레이트(232) 및 스페이서(234)는 모두 동일한 금속{예컨대 인코넬(등록 상표), 니켈, 철 및 크롬 합금}으로 제작된다. 세라믹 플레이트(236)는 바람직하게도 알루미나 또는 포스테라이트(즉, 알루미늄 실리케이트)로 제작된다.
설명의 편의를 위해, 변환기 조립체(200)는 전극(230)에 배치된 단일 변환기를 구비하는 것으로 기재되어 있다. 하지만, 당업자는 다른 실시예에서 변환기 조립체(200)가 전극(230)에 배치된 하나 이상의 도체를 포함할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 또한, 당업자는 플레이트(232)가 P_r 본체(160)의 견부(164)와 접촉할 필요가 없으며 오히려 P_r 본체(160) 또는 P_r 커버(170)의 다른 위치에 고정될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 아울러, 다른 실시예에서, 플레이트(232)는 제거될 수 있으며, 세라믹( 또는 절연성) 플레이트(236)는 P_r 본체 또는 P_r 커버에 견고하게 고정된 다른 형태의 금속제 구조체에 의해 지지될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따라 구성된 변환기 조립체(300)의 다른 실시예의 분해된 측면 단면도를 나타낸다. 변환기 조립체(300)는 P_r 본체(160)와 통합된 P_x 본체/커버(340) 사이에 장착된 다이아프램(120)을 포함한다. 다이아프램(120)의 외부 가장자리는 다이아프램(120)의 한쪽에 제1 내부 밀봉형 챔버(110)를 형성하도록 P_x 본체/커버(340)에 고정되어 있다. P_x 본체/커버(340)에는 압축 기체의 공급원(도시 생략)이 챔버(110)에 결합될 수 있도록 압력 관(142)이 마련되어 있다. 또한 P_r 본체(160)는 챔버(110)에 대향된 다이아프램(120)의 한쪽에서 다이아프램(120)의 외부 가장자리에 고정되어 있다.
또한, 변환기 조립체(300)는 개선된 P_r 커버(370) 및 환상 탄성 요소(390)를 포함한다. 도 6은 P_r 커버(370)의 저부도를 나타낸다. 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, P_r 커버(370)의 저부 표면에는 단차가 있어서 중앙면(372), 제1 견부(373), 제2 견부(374), 제3 견부(375) 및 제4 견부(376)를 형성한다. 제1 견부(373)는 중앙면(372) 가장자리의 적어도 일부 주위로 연장되고, 제2 견부(374)는 제1 견부(373) 가장자리의 적어도 일부 주위로 연장되며, 제3 견부(375)는 제2 견부(374) 가장자리의 적어도 일부 주위로 연장되고, 제4 견부(376)는 제3 견부(375) 가장자리의 적어도 일부 주위로 연장되어 있다. 예시된 실시예에서, 중앙면(732)은 둥글고, 견부(373-376)는 환상이며 중앙면(372)과 동심이다. 제1 및 제2 견부(373, 374)는 수직면(378)에 의해 분리되어 있다.
변환기 조립체(300)가 조립되면, P_r 커버(370)의 제4 견부(376)는 P_r 본체(160)의 상부 견부(166)와 접촉한다. 바람직하게도 제3 견부(375)는 P_r 본체(160)의 저부 견부(164)와 접촉하거나 거의 접촉한다. 예시된 실시예에서, 제2 견부(374)는 {제2 견부(374)가 제3 견부(375)에 비해 다이아프램(120)으로부터 더 멀리 배치되도록} 제3 견부(375)로부터 만입되어 있고, 제1 견부(373)는 제2 견부(374)로부터 만입되어 있으며, 중앙면(372)은 제1 견부(373)로부터 만입되어 있다.
또한 변환기 조립체(300)는 전극(330)을 포함한다. 전극(330)은 전극(130)과 형태가 대체로 동일하지만, 전극(330)의 외부 가장자리는 전극(130)의 외부 가장자리보다 더 작다. 전극(330)은 대체로 원통형이다. 전극(330)의 저부 표면에는 단차가 있어서 중앙면 및 이 중앙면의 가장자리 주위로 연장된 견부(336)를 제공한다. 전극(330)은 저부 표면의 중앙면에 용착된 도체(도시 생략)를 더 포함한다.
변환기 조립체(300)가 조립되면, P_r 커버(370)는 P_r 본체(160)에 (예컨대 용접에 의해) 견고하게 부착된다. P_r 커버(370), P_r 본체(160) 및 다이아프램(120)은 제1 내부 챔버(110)에 대향된 제2 밀봉형 내부 챔버(112)를 형성하도록 협동한다. 예시되지는 않았지만, 당업자는 P_r 커버(370)에는 챔버(112)에 대한 접근을 제공하도록 압력 관이 마련될 수 있음을 인지할 것이다. 탄성 요소(390)의 외부 부분은 P_r 본체(160)의 저부 견부(164)에 착지되어 있다. 변환기 조립체(300)가 조립되면, P_r 커버의 제3 견부와 P_r 본체의 저부 견부(164)는 바람직하게도 탄성 요소(390)의 외부 가장자리를 압착한다. 탄성 요소(390)의 내부 가장자리는 전극(330)의 견부(336)와 접촉하며, 전극(330)을 다이아프램(120)으로부터 밀어낼 수 있는 힘을 제공한다. 더욱 명확하게 말하면, 탄성 요소(390)는 전극(330)의 상부 표면이 P_r 커버의 제1 견부(373)와 접촉하고 이 제1 견부(373)에 의해 지지되도록 전극을 압박한다. 또한, P_r 커버(370)의 수직면(378)은 다이아프램(120)에 평행한 방향으로 전극(330)의 이동을 제한한다. 바람직하게도 P_r 커버(370)는 전극(330)이 제1 및 제2 견부(373, 374)를 분리시키는 수직면(378) 내부에 꼭 끼워 맞춰지는 정도의 치수를 갖는다.
예시된 실시예에서, 변환기 조립체(300)는 P_r 커버(370)를 통해 연장되고, 전극(330)의 저부 표면에 배치된 두 개의 도체(도시 생략)와 전기적 접촉을 이루는 두 개의 전기적 피드스루를 포함한다. 각각의 피드스루(380)는 예컨대 유리로 제조될 수 있는 절연체(390)에 의해 둘러싸여 있다. 절연체(390)는 피드스루(380)를 P_r 커버(370)로부터 전기적으로 절연시키며 또한 제2 내부 공동(112) 내부의 압력을 유지시킨다.
P_r 커버(370)는 전극(330)을 견고하게 지지하며 전극(330)을 (예컨대 과도 압력 상태에 따라) 다이아프램(120)으로부터 멀어지는 방향으로 이동하지 않도록 방지한다. 탄성 요소(390)는 전극(330)이 다이아프램(120) 쪽으로 이동하는 것을 방지하는 (예컨대 10파운드 정도의) 비교적 작은 힘을 제공한다. 탄성 요소(390)에 의해 가해지는 비교적 작은 힘에 의해 전극(330)의 상부 표면과 P_r 커버(370)의 제1 견부(373) 사이의 접촉이 유지된다. 그에 따라 P_r 커버(370)는 전극(330)을 견고하게 지지하고 전극(330)을 다이아프램(120)으로부터 멀어지는 방향으로 이동하지 않도록 엄격하게 방지한다.
종래 기술의 변환기 조립체(100)는 (예컨대 100파운드의) 비교적 큰 힘을 제공하여 전극(130)을 다이아프램 쪽으로 하향 압박하여 전극(130)을 적소에 견고하게 유지하기 위해 탄성 요소(192)를 사용하였다. 종래 기술과는 대조적으로, 변환기 조립체(300)에서, 탄성 요소(390)는 전극(330)을 다이아프램으로부터 상향으로 편향시키는 (예컨대 10파운드의) 비교적 작은 힘을 제공하고, P_r 커버(370)는 전극(330)을 다이아프램(120)으로부터 멀어지는 방향으로 이동하지 않도록 엄격하게 방지한다. 그에 따라, 유리하게도 변환기 조립체(300)는 다이아프램(120)과 전극(330)의 도체(도시 생략) 사이의 공칭 간격을 실질적으로 일정하게 유지한다.
도 7은 본 발명에 따라 구성된 압력 변환기 조립체(400)의 다른 실시예의 분해된 측면도를 나타낸다. 바람직하게도 변환기 조립체(400)는 (도 5에 도시된) 조립체(300)에 사용된 것과 동일한 P_x 본체/커버(340) 및 P_r 커버(370)를 포함한다. 하지만, 변환기 조립체(300)에 사용된 P_r 본체(160)와 전극(330) 대신에, 변환기 조립체(400)는 원통형 P_r 본체(460)와 원통형 전극(430)을 포함한다. P_r 본체(460)는 (2개의 견부 대신) 단일의 견부(466)만을 포함하기 때문에 P_r 본체(160)보다 더 간단하다. 당업자는 각각의 견부를 제공하는데는 별개의 기계 작업 단계가 요구된다는 것을 인지할 것이다. 따라서, P_r 본체(460)는 단일의 견부만을 포함하므로 제조하는 비용이 P_r 본체(160)보다 더 적게 든다. 유사하게도, 전극(430)은 전극(330)보다 더 간단하다. 전술한 바와 같이, 전극(330)은 견부(336)를 제공한다. 견부 대신에, 전극(430)은 전극(430) 가장자리의 적어도 일부에 홈(432)을 제공한다. 당업자는 전극(430)과 같은 세라믹 구성 요소에 견부(336)와 같은 견부를 제공하는 것보다 홈(432)과 같은 홈을 제공하는 것이 비용이 더 적게 든다는 것을 인지할 것이다. 따라서 전극(430)은 전극(330)보다 제조 비용이 더 적게 든다.
조립되면, P_r 커버(370)는 그 견부(376)가 P_r 본체의 견부(466)와 접촉하도록 P_r 본체(460)에 고정된다. P_r 본체의 일부에 의해 지지되는 대신, 탄성 요소(490)의 외부 가장자리는 예컨대 스크루(492), 또는 리벳, 접착제 등의 다른 체결 부재에 의해 P_r 커버(370)의 제4 견부(375)에 고정되어 있다. 탄성 요소(490)의 내부 가장자리는 홈(432) 내부에서 전극(430)과 접촉하며, 전극(430)을 P_r 본체(370)의 제1 견부(373)에 대해 편향시키는 힘을 가한다. 탄성 요소(490) 및 P_r 커버(370)는 (도 5에 도시된) 변환기 조립체(300)에 마련된 것과 유사하게 전극(430)에 대한 개선된 지지를 제공한다. 하지만, 탄성 요소의 외부 가장자리는 P_r 본체의 견부의 사용에 의해 지지되는 대신, P_r 커버에 고정된다. 이렇게 하면 유리하게도 P_r 본체의 별도의 견부에 대한 필요성이 제거된다.
도 8은 본 발명에 따라 구성된 또 다른 압력 변환기 조립체(500)의 측면 단면도를 나타낸다. 변환기 조립체(500)는 관형의 P_r 지지체(590)를 포함한다. P_r 지지체(590)는 중앙 구멍(592)을 형성한다. P_r 지지체(590)의 저부 표면은 단차가 있으며 제1 견부(593), 제2 견부(594) 및 제3 견부(595)를 형성한다. 제1 견부(593)는 구멍(592)의 가장자리 주위로 연장되어 있다. 제2 견부(594)는 제1 견부(593)의 가장자리 주위로 연장되어 있다. 제3 견부(595)는 제2 견부(594)의 가장자리 주위로 연장되어 있다. 제1 및 제2 견부(593, 594)는 수직면(596)에 의해 분리되어 있다. 예시된 실시예에서, 중앙 구멍은 원형이며, 제1, 제2 및 제3 견부(593, 594, 595)는 환상이며, 제1, 제2 및 제3 견부(593, 594, 594)는 중앙 구멍(592)과 동심이다.
변환기 조립체(500)가 조립되면, 탄성 요소(390)의 외부 가장자리의 저부 표면은 P_r 본체(160)의 견부(164)에 안착된다. P_r 지지체(590)의 제3 견부(595)는 탄성 요소(390)의 외부 가장자리의 상부 표면에 안착된다. 탄성 요소(390)의 내부 가장자리는 전극(330)이 제1 견부(593)와 P_r 지지체(590)의 수직면(596)에 의해 속박된 채로 유지되도록 전극의 견부(336)를 상향으로 편향시킨다. P_r 커버(170)는 그 저부 표면이 P_r 본체(160)의 상부 견부(166)와 접촉하도록 P_r 본체(160)에 고정되어 있다. 탄성 요소(192)는 P_r 커버(170)와 P_r 지지체(590)의 상부 표면 사이에서 압착되며 하향력을 P_r 지지체(590)에 가한다.
종래 기술의 변환기 조립체(100)는 금속제 탄성 요소(192)를 사용하여 하향 방향으로 세라믹 전극을 직접 편향시켰다. 대조적으로, 변환기 조립체(500)에서, 금속제 탄성 요소는 세라믹 전극 대신 P_r 지지체(590)를 편향시킨다. 따라서, 변환기 조립체(500)에서, {P_r 지지체(590), 탄성 요소(390), P_r 본체(160) 및 P_r 커버(170)인} 탄성 요소(192)에 의해 제공되는 비교적 큰 힘에 노출되는 모든 구성 요소는 동일한 재료(예컨대 금속)로 제작될 수 있다. 세라믹 전극(330)은 탄성 요소(192) 대신 P_r 본체(590)에 의해 지지된다. 따라서, 변환기 조립체(500)는 개선된 더욱 안정된 지지를 전극에 제공한다.
본원에 관련된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 전술한 장치에서 특정한 변경이 이루어질 수 있으므로, 전술한 상세한 내용에 포함되거나 첨부된 도면에 도시된 모든 내용은 예시이며 제한의 의미가 아닌 것으로 해석된다. 예컨대, 전극(430)(도 7에 도시)은 변형된 조립체(300)(도 5에 도시) 또는 조립체(500)(도 8에 도시)의 전극으로서 사용될 수 있다. 유사하게도, 전극(330)(도 5에 도시)은 변형된 조립체(400)(도 7에 도시)에 사용될 수 있다. 다른 예로서, 전극(230)의 금속제 플레이트(232)(도 3A와 도 3B에 도시)는 P_r 본체 대신 P_r 커버에 고정될 수 있다. 또 다른 예로서, 환상 도체가 예시되었지만, 당업자는 여러 가지 형태 및 수의 도체가 전극에 배치되어 다이아프램과 함께 커패시터를 형성할 수 있음을 인지할 것이다. 또 다른 예로서, 전극(230)의 바람직한 실시예(도 3A와 도 3B에 도시)에서, 세라믹 플레이트(236)의 중앙부만이 금속제 플레이트(232)에 고정되어 있다. 하지만, 당업자는 이것이 바람직한 실시예일 뿐이며 본 발명의 한정은 아니라는 것을 인지할 것이다. 다른 실시예에서, 절연 플레이트(236)의 다른 부분은 금속제 플레이트(232)에 고정될 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 절연 플레이트(236)의 일부 또는 전체 가장자리는 P_r 본체(160)와 접촉할 수 있다.

Claims (31)

  1. 압력 변환기 조립체로서,
    (A) 내부 공동(空洞)을 형성하는 본체와,
    (B) 상기 본체 내에 장착되어 상기 공동을 제1 챔버 및 제2 챔버로 분할하는 다이아프램(diaphragm)과,
    (C) 상기 제1 챔버 내에서 상기 본체에 고정되는 플레이트와,
    (D) 상기 제1 챔버 내에 배치되어 상기 플레이트에 고정되는 절연체와,
    (E) 상기 절연체에 배치되는 도체
    를 구비하며,
    상기 다이아프램의 일부는 상기 제1 챔버 내의 압력이 상기 제2 챔버 내의 압력보다 더 높을 때 제1 방향으로 휘며, 상기 제2 챔버 내의 압력이 상기 제1 챔버 내의 압력보다 더 높을 때 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 휘며,
    상기 도체 및 상기 다이아프램은 그 특성이 상기 제1 및 제2 챔버 내의 압력 사이의 차이를 나타내는 정전 용량에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플레이트 및 상기 본체는 금속제인 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 플레이트는 상기 본체에 용접되는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 절연체는 세라믹 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 절연체의 중앙부만이 상기 플레이트에 고정되며, 상기 절연체의 외부 가장자리와 상기 본체 사이에는 간극(gap)이 마련되는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 절연체와 상기 플레이트 사이에 배치된 스페이서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 플레이트는 상기 절연체에 인접 배치되는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 전기 전도성 피드스루(feedthrough)를 더 포함하며, 상기 피드스루의 일단부는 상기 제1 챔버 내에 배치되고 상기 피드스루의 타단부는 상기 본체 외부에 있으며, 상기 피드스루는 상기 플레이트 및 상기 본체의 구멍을 통해 연장되고, 상기 도체에 전기적으로 접속되며 상기 플레이트 및 상기 본체로부터 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  9. 압력 변환기 조립체로서,
    (A) 내부 공동을 형성하는 본체와,
    (B) 상기 본체 내에 장착되어 상기 공동을 제1 챔버 및 제2 챔버로 분할하는 다이아프램과,
    (C) 상기 제1 챔버 내에서 상기 본체에 고정되는 플레이트와,
    (D) 상기 제1 챔버 내에 배치되는 절연체와,
    (E) 상기 절연체의 중앙부를 상기 플레이트에 고정시키는 체결 부재와,
    (F) 상기 절연체에 배치되는 도체
    를 구비하며,
    상기 다이아프램의 일부는 상기 제1 챔버 내의 압력이 상기 제2 챔버 내의 압력보다 더 높을 때 제1 방향으로 휘며, 상기 제2 챔버 내의 압력이 상기 제1 챔버 내의 압력보다 더 높을 때 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 휘며,
    상기 도체 및 상기 다이아프램은 그 특성이 상기 제1 및 제2 챔버 내의 압력 사이의 차이를 나타내는 정전 용량에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 체결 부재는 스크루로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  11. 제9항에 있어서, 상기 체결 부재는 리벳으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  12. 제9항에 있어서, 상기 체결 부재는 접착제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  13. 제9항에 있어서, 상기 플레이트는 상기 절연체를 견고하게 지지하는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  14. 제9항에 있어서, 상기 본체 및 상기 플레이트는 금속제인 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 플레이트는 상기 본체에 용접되는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  16. 압력 변환기 조립체로서,
    (A) 내부 공동을 형성하는 본체와,
    (B) 상기 본체 내에 장착되어 상기 공동을 제1 챔버 및 제2 챔버로 분할하는 다이아프램과,
    (C) 상기 제1 챔버 내에서 상기 본체에 고정되는 플레이트와,
    (D) 상기 제1 챔버 내에 배치되는 절연체와,
    (E) 상기 플레이트 및 상기 절연체 사이에 배치되는 스페이서와,
    (F) 상기 절연체의 중앙부를 상기 플레이트에 고정시키는 체결 부재와,
    (F) 상기 절연체에 배치되는 도체
    를 구비하며,
    상기 다이아프램의 일부는 상기 제1 챔버 내의 압력이 상기 제2 챔버 내의 압력보다 더 높을 때 제1 방향으로 휘며, 상기 제2 챔버 내의 압력이 상기 제1 챔버 내의 압력보다 더 높을 때 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 휘며,
    상기 도체 및 상기 다이아프램은 그 특성이 상기 제1 및 제2 챔버 내의 압력 사이의 차이를 나타내는 정전 용량에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 체결 부재는 스크루로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  18. 제16항에 있어서, 상기 체결 부재는 리벳으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  19. 제16항에 있어서, 상기 체결 부재는 접착제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  20. 제16항에 있어서, 상기 본체 및 상기 플레이트는 금속제인 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 플레이트는 상기 본체에 용접되는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  22. 압력 변환기 조립체로서,
    (A) 내부 공동을 형성하는 금속제 본체와,
    (B) 상기 본체 내에 장착되어 상기 공동을 제1 챔버 및 제2 챔버로 분할하는 다이아프램과,
    (C) 상기 제1 챔버 내에서 상기 금속제 본체의 적어도 일부에 고정되는 금속제 부재와,
    (D) 상기 제1 챔버 내에 배치되어 상기 금속제 부재에 고정되는 절연체와,
    (E) 상기 절연체에 배치되는 도체
    를 구비하며,
    상기 다이아프램의 일부는 상기 제1 챔버 내의 압력이 상기 제2 챔버 내의 압력보다 더 높을 때 제1 방향으로 휘며, 상기 제2 챔버 내의 압력이 상기 제1 챔버 내의 압력보다 더 높을 때 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 휘며,
    상기 도체 및 상기 다이아프램은 그 특성이 상기 제1 및 제2 챔버 내의 압력 사이의 차이를 나타내는 정전 용량에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  23. 압력 변환기 조립체로서,
    (A) 내부 공동을 형성하는 금속제 본체와,
    (B) 상기 본체 내에 장착되어 상기 공동을 제1 챔버 및 제2 챔버로 분할하는 다이아프램과,
    (C) 상기 제1 및 제2 챔버 중의 하나에 배치되는 도체와,
    (D) 상기 하나의 챔버에 배치되어 상기 도체를 상기 다이아프램으로부터 편향시키는 힘을 제공하는 탄성 요소
    를 구비하며,
    상기 다이아프램의 일부는 상기 제1 챔버 내의 압력이 상기 제2 챔버 내의 압력보다 더 높을 때 제1 방향으로 휘고, 상기 제2 챔버 내의 압력이 상기 제1 챔버 내의 압력보다 더 높을 때 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 휘며,
    상기 도체 및 상기 다이아프램은 그 특성이 상기 제1 및 제2 챔버 내의 압력 사이의 차이를 나타내는 정전 용량에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  24. 제23항에 있어서, 상기 도체가 배치되는 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  25. 제24항에 있어서, 상기 탄성 요소는 상기 본체의 일부 및 상기 절연체의 일부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  26. 제23항에 있어서, 상기 본체는 측벽 및 커버를 구비하며, 상기 측벽의 저부는 상기 다이아프램의 일부에 고정되며, 상기 커버의 일부는 상기 측벽의 상부에 고정되며, 상기 측벽, 상기 커버 및 상기 다이아프램은 상기 제1 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  27. 제26항에 있어서, 상기 도체가 배치되는 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  28. 제27항에 있어서, 상기 탄성 요소는 상기 절연체를 상기 다이아프램으로부터 상기 커버 쪽으로 편향시키는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  29. 제28항에 있어서, 상기 탄성 요소의 일부는 상기 측벽과 접촉하는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  30. 제28항에 있어서, 상기 탄성 요소의 일부를 상기 커버와 접촉되게 유지하는 체결 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
  31. 제28항에 있어서, 상기 커버는 상기 절연체를 상기 다이아프램으로부터 멀어지는 방향으로 이동하지 않도록 엄격하게 방지하는 것을 특징으로 하는 압력 변환기 조립체.
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