JP2001525539A - 張力をかけられた振動板を持った圧力変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 容量型圧力変換器（１１０）は空気的に分離された小室の間に位置する伝導性の振動板を含む。振動板は、その周辺で、凹状本体部材の周辺の縁（１１６）に固定され、封止的に結合する。振動板（１４０）は、凹状本体部材の周辺の縁（１１６）によって、張力をかけられて保持される。本体部材（１２０、１３０）によって支持される電極組立品（１５０）は、伝導性の振動板から規格上の間隔を開けて、それと向かい合わせになる、実質的に平面の伝導性の表面を確立する。本体部材は、本体部材に適用された力への応答で、その周辺の縁（１１６）を放射状に拡張するために適合した追従性の部分を含む。力が加えられたとき、本体部材は、それの弾力の限界を超えて曲げられ、恒久的な位置に変形し、それにより、周辺の縁（１１６）が拡張し、振動板は張力のかかった状態になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （関連した出願への相互参照） 該当なし。

【０００２】 （連邦政府主催の調査に関する供述） 該当なし。

【０００３】 （マイクロフィッシュ付録への参照） 該当なし。

【０００４】 （発明の背景） 本発明は、静止電極と可動な振動板を持った容量型圧力変換器（capacitive p
ressure transducer）、さらに詳細には、張力をかけられた振動板に関する。

【０００５】 容量型圧力センサー（capacitive pressure sensor）は、通常、実質的に平行
な平板コンデンサーの一方の平板を形成している剛性で、平面の伝導性の表面を
持った電極と、コンデンサーのもう一方の平板を形成する、金属箔振動板等の、
変形可能な伝導性の部材を含む。一般に、振動板は端で支えられ、固定された平
板と実質的に向かい合わせで、かつ平行に配置された可動な中心部分を持つ。セ
ンサーは一般に平行平板コンデンサーの形式を持つので、センサーの固有な容量
は、振動板の中心部分と静止電極の表面との間の間隔ｄに逆比例する。振動板を
またいでの圧力の差異を与えるために、振動板の片方の面の領域は封止されるか
、反対側の面の領域から気体的に分離される。

【０００６】 実際問題としては、振動板の両側で、関心の対象となっている特定の範囲での
圧力の差異が、振動板の中心部分の予め決められた移動を起こすように、振動板
の幾何学的かつ物理的な特徴が選択される。これらの圧力差異による移動は、２
つのコンデンサー平板間の（すなわち、電極と振動板の）間隔ｄの変動となり、
変換器によって発生する容量の変動となる。比較的高い感度のために、そのよう
な変換器は、比較的小さい圧力変化に応答して、容量の大きな変化を要求する。

【０００７】 圧力変換器の１つの種類は、変換器の凹状本体部材の周辺の縁によって周辺部
を支えられる張力をかけられた振動板を含む。製造プロセスにおいて、振動板が
本体部材に固定されるときに、それは張力を保ったままでいることを要求される
ので、この種の圧力変換器は製造するのが難しく高価である。図１Ａと１Ｂは、
振動板を張力をかけたまま単体の凹状本体へ固定する１つの方法を示す。この方
法を成し遂げるための１つの方法は、適当な張力を作り出すために、振動板を伸
びている枠に固定し、その枠を凹状の本体部材の縁に押し付けることを含む。伸
ばされた振動板は、次に、凹状本体の縁部分に固定される。しかしながら、溶接
処理中に、溶接された部分が溶けると中心部分の張力は開放されるので、圧力を
かけられた振動板は、連続溶接により固定することができない。伸ばされた振動
板を単体の凹状本体部材へ固定する１つの方法は、部分的に重なる連続的な点溶
接の適用をすることであり、それにより完成時に、部分的に重なり合う点溶接が
振動板を凹状本体部材に固定し、封止を作り出す。凹状本体部材の外側に出た振
動板の周辺部分は溶接の後に取り除かれるだろう。あるいは、振動板は、凹状本
体部材の周辺の縁に沿った複数の仮付け溶接で適当な場所に固定され、引き続き
の溶接を、振動板を凹状本体部材に封止するために、仮付け溶接の外側の周辺の
縁に適用することができる。しかしながら、これらの方法で、凹状本体部材の組
を含む圧力変換器を作成することはできない。なぜなら、点溶接は、間に振動板
を持った２つの凹状本体部材を効果的には固定せず、２つの凹状本体部材（通常
、振動板の１００から２００倍の厚さである）の間の引き続きの溶接を行うため
の付加的な熱は、一方の凹状本体部材に溶接された振動板の仮付けの一部を溶か
し、振動板の張力を開放することを引き起こすからである。

【０００８】 この方法は多くの不利な点を持っている。振動板は大きめにされなければなら
ず、材料の一部は無駄にされる。処理は、伸ばされた枠に大きめの振動板を固定
するための、先行する手段を必要とする。凹状本体部材に振動板を固定するため
に使用される、部分的に重なり合う点溶接は、大きな労働力を要し、時間を消費
する。最後に、溶接後の余分な振動板を取り去るために更なる処理を必要とする
。

【０００９】 したがって、圧力変換器の作成の改善した方法を供給することが本発明の目的
である。

【００１０】 本発明のもう１つの目的は、改善された圧力変換器を供給することである。

【００１１】 さらに、本発明のもう１つの目的は、比較的安価で製造が簡単な、改善された
圧力変圧器を供給することである。

【００１２】 さらに、本発明のもう１つの目的は、張力のかかった振動板を持った圧力変換
器を供給することである。

【００１３】 さらなる本発明の目的は、振動板の圧力を調整できる張力がかかった振動板を
持った圧力変換器を供給することである。

【００１４】 さらに、さらなる本発明の目的は、適当な圧力ポート（出入り口）を持った、
改善した圧力変換器を供給することである。

【００１５】 （本発明の要約） 本発明は、低価格で簡単に製造できる構成を使用した、高い精度の圧力の測定
に適合した、改善された容量型圧力変換器に向けられている。変換器は、少なく
とも１つ以上の凹状本体部材の縁により、張力を持ってその縁で支えられる電気
的に伝導性の振動板または電気的に伝導性の部分を持った振動板を含む。凹状本
体部材の内部の、振動板の第１の側面により境界をつけられる領域は、本体部材
の外側の領域から気体的に隔離される小室を作る。電極組立品は、平行平板コン
デンサーを形成するための、伝導性の振動板からわずかな間隔で離された、向か
い合った伝導表面を作るために、絶縁材を通して基盤部材に、堅く結合されるこ
とができる。電極の伝導性の表面は、なるべく平面であるが、例えば、実質的に
平面であるが、予想される振動板の使用中のゆがみに合うために、表面の一部が
わずかにへこんでいるような、わずかに平面からずれたものでも良い。

【００１６】 本発明の１つの実施例では、容量型圧力変換器は、各々、中心軸の周りに拡張
し、中心軸に実質的に垂直な第１平面に配置される縁を有する、第１凹状本体部
材と第２凹状本体部材を含む。容量型圧力変換器はまた、少なくとも１つの凹状
本体部材の周辺の縁に、固定され、封止するように結合される周辺部分を持つ、
少なくとも１つの凹状本体部材の周辺の縁に渡って広がる振動板を含む。振動板
と凹状本体部材は、空気を通さないように封止されるか、圧力変換器の外部領域
から気体的に隔離された第１小室を形成する。第２凹状本体部材の周辺の縁の部
分もまた、振動板の周辺部分と(／または)第１凹状本体部材の周辺の縁に結合さ
れ、第１小室に対して反対側の第２小室を形成する。各凹状本体部材の周辺の縁
は、第１平面に実質的に一致する、隣接部分を含むことができる。溶接等の固定
方法が、振動板の周辺部分を片方または両方の凹状本体部材に、安定して、封止
するように固定するために使用できるだろう。好まれるものとしては、圧力変換
器の全体の周辺部分に沿って拡張する溶接が、凹状本体部材と振動板が一緒にま
とまった部分を固定し、第１小室を第２小室から隔離する封止を形成する。各凹
状基盤部材は、圧力測定を容易にするために、圧力ポート（出入り口）を含むこ
とができる。第１小室内の圧力に対する第２小室内の圧力は、その圧力での容量
と予め規定された初期圧力での容量の関数として決定される。

【００１７】 凹状本体部材の少なくとも１つは追従性（yieldable）材料から構成されるか 、追従材料から構成される部分を含むだろう。凹状本体部材はまた、中心軸に平
行な方向へ加えられた外力（外力及び対応する反動力）への応答で、中心軸に対
し放射状の方向へ周辺の縁を広げるために適応することができるだろう。これら
の力は、凹状本体部材に圧縮と屈曲のストレスを作り出すだろう。振動板が凹状
本体部材に固定された後、凹状本体部材は、凹状本体が恒久的な変形や位置に達
する、それの弾力極限や降伏点を超えて凹状本体部材を引っ張る圧縮と屈曲のス
トレスにさらされる。できれば、これらのストレスはまた、振動板に張力を確立
するために凹状本体部材の周辺の縁を広げるのに十分ではあるが、振動板がその
弾力極限を超えて広がることを引き起こさない。あるいは、凹状本体部材の両方
が追従材料から構成され、外力（外力及び対応する反動力）の適用に対する応答
で、それらの周辺の縁の放射状の拡張に適応することができるだろう。この実施
例では、両方の凹状本体部材と振動板は一緒に固定され、凹状本体部材により形
成される組立品は、凹状本体部材が塑性変形と恒久的な位置に達し、振動板に張
力が確立される弾力極限を超えて凹状本体部材を引っ張るために十分な圧縮と屈
曲のストレスにさらされる。

【００１８】 できれば、圧力変換器は以下の方法を使用して構成される：振動板が小さい（
または全くない）張力で、一方（または両方の）の凹状本体部材の周辺の縁部分
に確実に固定され、外力を変換器組立品に振動板の基準上の平面に実質的に垂直
に加えることにより、凹状本体部材の周辺の縁を中心軸に対して放射状に広がせ
ながら、振動板に張力を確立する。外力により発生するストレスは、凹状本体部
材が恒久的に変形し、広げられた状態に位置することを引き起こすための降伏強
度より十分大きい。できれば、力は、振動板の平面に実質的に垂直な方向で加え
られ、凹状本体部材の周辺の縁が中心軸に対して放射状に広がることを引き起こ
す。

【００１９】 振動板の結果としての張力は、一方または両方の凹状本体部材上の１つ以上の
力（と対応する反動力）の適用により作られる。適用される力の量は、振動板上
の望まれる張力レベルを確立するために、経験的にまたは数値的な計算の両方で
予め決められることができるだろう。あるいは、一方または両方の凹状本体部材
が予め規定された１つ以上の物理的寸法（凹状本体部材の高さや直径等）の変化
を受けるまで、一方または両方の凹状本体部材へ力が適用されることができるだ
ろう。

【００２０】 代替的な実施例では、容量型圧力変換器は、中心軸に実質的に垂直な第１平面
に配置された周辺の縁を持ち、中心軸の周りに拡張している第１凹状本体部材と
、電気的に伝導性の振動板か電気的に伝導性の移動可能な部分を持った振動板含
むことができる。振動板は、連続溶接により第１凹状本体部材の周辺の縁に封止
的に結合した周辺部分を含むことができる。凹状本体部材は、凹状本体部材の周
辺の縁が広げられ、振動板が張力を持つ、それの弾力極限（または降伏点）を超
えて引っ張られるだろう。その後に、周辺の縁を持った第２凹状本体部材は、振
動板と第１凹状本体部材の周辺部分に固定される。

【００２１】 本発明の前述及び他の目的、それの多様な特徴及び発明自体は、付随する図面
と共に、以下の記述を読むことによりされに理解されるだろう。

【００２２】 （好まれる実施例の詳細な説明） 図１Ａと１Ｂは、張力のかかった振動板４０を持った、従来技術の容量型圧力
変換器１０を示す。容量型圧力変換器１０は、センサー本体２０と中心軸１２の
周りに拡張する振動板４０を含む。振動板４０は、センサー本体２０の周辺の壁
１６への部分的に重なる多数の点溶接４５によって、張力を持って封止的に本体
２０に固定される。容量型圧力変換器１０はまた、センサー本体２０に結合した
絶縁体５４に取り付けられる電極５０を含む。絶縁体５４は本体２０から電気的
に絶縁され、伝導体５２は、本体２０を通して外側へ伝導するために電極５０に
接続される。伝導体２２は、本体２０に接続され、容量型圧力変換器の出力は伝
導体５２と伝導体２２の間で測定される。センサー本体２０と振動板４０は、振
動板の外側の圧力から隔離されることができる小室Ｃを画定する。通常、第２セ
ンサー本体（図示せず）が、振動板の第１センサー本体２０に対する反対側に固
定され、第２小室（図示せず）を形成する。その配置では、変換器は、振動板の
両側の小室の圧力の差を測定するために使用できる。さらに、容量型圧力変換器
１０は、測定される圧力を小室Ｃにつなげるための圧力ポートＰ２を含むことが
できる。

【００２３】 振動板４０は、いくつかの段階を含む従来技術によってセンサー本体２０に固
定される。第１に、大きめの振動板４０が、センサー本体２０よりかなり大きい
内側の直径を持った、伸ばされたフレーム４４に確実に固定される。第２に、伸
ばされたフレーム４４が、センサー本体２０の周辺の壁１６に押さえられ、振動
板上に（軸１２から放射状に）外側への張力を作り出しながら、（図解されてい
るように）軸Ａの下方向に押さえつけられる。第３に、振動板４０は、周辺の壁
上に拡張する部分的に重なり合う多数の点溶接４５によってセンサー本体２０へ
固定される。最後に、点溶接４５と伸ばされたフレーム４４の間の余った振動板
の材料が取り除かれる。

【００２４】 振動板４０を周辺の壁１６に固定する多数の可能な方法が、振動板４０の張力
を失わせないこれらの方法に限定されることに注意することは重要である。例え
ば、振動板４０上の張力が溶接の結果として失われてしまうので、振動板４０は
、連続溶接によって周辺の壁１６に固定することはできない。同様に、ろう付や
はんだ付け等の他の固定方法は、これらの処理が振動板を熱し、固定後に振動板
４０の張力がそのまま残らなくなるようにそれを広げるため、容認できない。

【００２５】 図２は、本発明に従った容量型圧力変換器１１０を示す。容量型圧力変換器１
１０は、中心軸１１２の周りに配置された凹状の下位の本体部材１２０、中心軸
１１２の周りに配置された凹状の上位の本体部材１３０と、第１平面１１４に配
置された張力のかかった振動板１４０を含む。下位の本体部材１２０の周辺の縁
と、上位の本体部材１３０の周辺の縁は実質的に一致し、できれば溶接１４５に
より、振動板１４０の周辺の縁に確実に固定され、そこにおいて、振動板は、下
位の本体部材と上位の本体部材の各々の周辺の縁まで広がる。結果としての圧力
変換器は、お互いに気体的に隔離された２つの小室Ｃ１とＣ２を含む。下位の本
体部材１２０と上位の本体部材１３０は、それぞれ小室Ｃ１とＣ２の加圧を可能
にする圧力ポートＰ１とＰ２をそれぞれ含む。あるいは、各小室は、絶対的な圧
力測定のために基準圧力として使われるための封止小室を可能にするために、予
め規定された圧力に加圧されるか、吸引されて封止されることもできるだろう。

【００２６】 できれば、下位の本体部材１２０の周辺の縁と上位の本体部材の周辺の縁は、
連続溶接や連続的なろう付やはんだ付け接合等の連続的な接合１４５によって、
振動板の周辺の縁の（お互いに）反対側に確実に固定される。本発明に従うと、
振動板が張力をかけられていない状態のときに、できれば、すべての３つの要素
が同時に接合されるワンパス（single-pass）で接合が形成される。

【００２７】 容量型圧力変換器はまた、下位の本体部材１２０に固定され、絶縁体１５４に
より下位の本体部材から電気的に絶縁された電極１５０を含む。電極１５０は振
動板１４０と共に、実質的に平行な平板コンデンサーを形成する。振動板１４０
は、１つの小室Ｃ１に対する他の小室Ｃ２の圧力の変化に応答して、電極１５０
に対して弾力的に移動可能な部分を含む。振動板１４０は伝導体であっても良い
し、伝導対の部分を持っても良い。圧力の変化は、振動板１４０と電極１５０に
より形成される平行な平板コンデンサーの容量の変化の関数として決定される。

【００２８】 好まれる実施例では、下位の本体部材１２０と上位の本体部材１３０は、アニ
ール３００シリーズステンレス（annealed 300 series stainless）等の、本体 部材へのストレスの適用により、材料の降伏強度を超えながら、それの弾性極限
（または降伏点）を超えて引っ張ることができる（そこにおいて、本体部材は恒
久的な位置に達し、ストレスが取り除かれた後も変形状態を保持する）、追従性
か延性の材料で構成される。凹状本体部材がそれの降伏点を超えて引っ張られた
とき、振動板に確立された張力が振動板をそれの弾性極限を越えて引っ張らない
ように、振動板１４０はできれば、十分に高い降伏点を持った材料から形成され
る。１つの好まれる実施例では、振動板は、本体部材１２０と１３０よりかなり
薄い厚さ（通常、０．００５ｍｍから０．７６ｍｍの範囲）を持った、硬い圧延
ステンレススチール（hard rolled stainless steel）から形成される。さらに 感度の良い圧力変換器のために、厚さは、実質的な限界である０．００３ｍｍ程
度にできるだろう。１つの形式で、電極１５０は複数の要素連結器を含み、はん
だまたは接着剤により下位の本体部材１２０に固く固定される独立した組立品と
して構成される。この構成の例は、本発明の指定代理人に与えられた米国特許No
.5,442,962に開示されており、ここでも参照として組み込まれている。あるいは
、図５に示されるように、電極１５０は、ガラス、エポキシや他の適した絶縁性
の封止材料によって下位の本体部材１２０に直接取り付けられる基台であっても
良い。

【００２９】 本発明に従うと、容量型圧力変換器の振動板１４０は張力がかけられる。下位
の本体部材１２０と上位の本体部材１３０の各々は、適用されたストレスに応答
し、恒久的な位置を取ることができる。図３に示されるように、下位の本体部材
１２０と上位の本体部材１３０の各々の構成は、平面１１４（振動板の基準上の
平面）に実質的に垂直に圧力変換器１１０に適用された力（と対応する反動力）
に応答して、第１圧力変換器１１０の周辺の縁１１６が、中心軸に対し（放射状
に）外側に広がることを引き起こすことに適合する。結果として、周辺の縁１１
６が中心軸１１２の周りに外側に広がったとき、振動板１４０は張力がかけられ
る。

【００３０】 好まれる１つの実施例では、下位の本体部材１２０と上位の本体部材１３０の
各々は実質的に同じ形状である。好まれるものとしては、各本体は丸く、第２平
面１１８に拡張している実質的に平面の基盤部分１２２と、第２平面１１８に対
して０度以上で９０度以下の角度を持った、傾けられた部分１２４を含む。傾け
られた部分１２４は平面の基盤部分１２２から拡張し、周辺の縁１１６で末端を
なす。

【００３１】 あるいは、上部及び下位の本体部材は、一方の本体部材により形成される小室
が他方の本体部材から形成される小室と異なった容量を持てるように、異なった
サイズと（/または）形状であっても良い。さらに、本体部材の一方または両方 が、空洞または長球の形状で形成されても良い。

【００３２】 図３に示されているように、圧力変換器１１０は、凹状本体部材１２０と１３
０を変形させ振動板１４０に張力をかけるために必要な力を与えるために液圧ま
たは気圧の圧力器（図示せず）等に取り付けられる圧力工具１６２と圧力工具１
６４の間に位置する。圧力工具１６２は、下位の本体部材１２０を通して拡張す
る電極１５０の一部を収容するため、窪み１６６を含むことができるだろう。適
用される力は、本体部材１２０、１３０及び振動板１４０の構成及び材料と望ま
れる振動板の張力の関数として決定されるだろう。本体部材の厚さが約２ｍｍ、
振動板の厚さが約０．００８ｍｍ、圧力変換器１１０の直径が４１ｍｍで、（図
上の）基準上の距離ｄが５ｍｍの１つの好まれる実施例では、圧力工具は、振動
板に約６９ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）の張力を得るために約４５００Ｎ（１
０００pounds）の力を適用する。この実施例にて、変換機は、電極の直径１３ｍ
ｍ、電極と振動板の間に最大０．０５ｍｍの振れ（たわみ）を持った０．１３ｍ
ｍの間隔を持ち、５ｍｍ単位で圧力を測定できる。

【００３３】 図４は、本発明の代替的な実施例に従った、容量型圧力変換器２１０を示す。
容量型圧力変換器２１０は、中心軸２１２の周りに配置された下位凹状本体部材
２２０、中心軸２１２の周りに配置された上位凹状本体部材２３０と、第１平面
２１６に配置された張力がかけられた振動板２４０を含む。下位の本体部材２２
０の周辺の壁２２４、上位の本体部材２３０の周辺の縁と、振動板２４０の周辺
の縁は一緒に、できれば溶接２４５で確実に固定され、そこにおいて、振動板は
、下位の本体部材２２０と上位の本体部材２３０の各周辺の縁に広がる。圧力変
換器２１０は２つの小室Ｃ１とＣ２を確定し、それはお互いに気体的に隔離され
る。上位の本体部材２３０は、小室Ｃ１の圧力化を可能にする圧力ポートＰ１を
含んでも良い。

【００３４】 上位の本体部材２３０及び電極２５０は、図４にて振動板２４０に隣接した電
極の表面と第１平面が「実質的に平面」であることを除いて、図２と３で示され
た上位の本体部材及び電極と同様な方法で構成される。ここで用いた用語、「実
質的に平面（な表面）」は、小室Ｃ１とＣ２の間の圧力差に応答して予期される
振動板が移動した（ずれた）ときの形を収容するためにわずかにへこんだ表面も
、平面の表面と同様に含める。本発明の全ての好まれる形式はこの形状を持つこ
とができるが、完全に平面な電極２５０も同様に使用される。上位の本体部材２
３０は、上位の本体部材２３０に実質的に振動板の平面に垂直に適用された力に
応答して、振動板に張力をかけながら、周辺の縁を拡張させるために適合する部
分を含む。下位の本体部材２２０は、実質的に平面な基盤部分２２２に実質的に
垂直に拡張している側壁２２４を含む。下位の本体部材２２０の側壁２２２はま
た、振動板２４０に張力をかけることを可能にするために、放射状に変形可能で
ある。下位の本体部材２２０はさらに、圧力変換器が、測定される圧力源に結合
することを可能にする圧力ポート２５２を持った圧力付属品２５０を含んでも良
い。

【００３５】 図５は、絶対的な圧力測定に便利で、操作環境の気圧の変化を受けにくい圧力
変換器３１０の代替的な好まれる実施例を示す。この実施例では、一方の小室Ｃ
１がゼロ気圧等の基準圧力で封止され、測定される圧力が圧力ポートＰ２に適用
される。絶対的な圧力測定に関する１つの問題は、外部または周囲の圧力が圧力
変換器の精度に影響を及ぼすことである。通常、周囲の圧力は（日単位で）水銀
気圧計で±２，５ｃｍ変化し、それは、装置の構成と材質に依って、数パーセン
ト程度の誤差を生ずる。周囲の圧力の影響を減らすために、上位凹状本体部材３
３０と下位凹状本体部材３２０はドーム状に形成され、凹状本体部材は十分な厚
さを持つように選択され、そこにおいて、周囲の圧力変化は、圧力変換器の振動
板３４０及び電極３５０の間の容量の間隔にほとんど変化を与えない。好まれる
実施例では、各ドーム型の凹状本体部材３２０、３３０の高さｈは、圧力変換器
の凹状本体部材３２０、３３０の半径の約半分であり、各凹状本体部材３２０、
３３０の厚さは、凹状本体部材３２０、３３０の半径の約６分の１である。上位
凹状本体部材３３０と下位凹状本体部材３２０と振動板３４０は、連続溶接３４
５で結合され、電極３５０は、絶縁体３５４によって直接に上位凹状本体部材に
固定される。他の実施例では、図２の実施例で示されたように、電極３５０のた
めに複数の要素連結器が使用されても良い。同様に、図２−４の実施例で、直接
の絶縁体連結器が使用されても良い。１つの模範的な実施例では、凹状本体部材
３２０、３３０の半径が１８ｍｍ、高さが９ｍｍ、厚さが３ｍｍである。参照小
室Ｃ１は１０^-4Ｐａの気圧まで排気され、電子ビーム溶接を使用して封止される
。その結果、圧力変換器は、ほとんどの応用で容認できる（水銀気圧計で）５ｃ
ｍの周囲の圧力変化に対して、約０．０１％の誤差で（水銀圧力計で）約０．０
０００５ｍｍの変化までの測定を提示する。

【００３６】 図６は、米国特許No.5,442,962の図４で示されるような、「プッシュプル」式
の検出装置での使用に適した、本発明の複式電極の実施例を示す。図６にて、図
２の実施例の要素に対応した要素は、同じ参照番号によって識別される。図６に
示されるように、各小室Ｃ１とＣ２に、振動板の（お互いに）反対側に電極を付
けることができる。

【００３７】 上述のセンサー１１０、２１０と３１０の構成に加え、米国特許No.4,054,833
で記述されているような容量検出装置を含む電子回路（図示せず）が、各検出器
の一部として組み込まれても良い。回路は、基盤部材１３０、２３０、３３０ま
たは外部のハウジングに支えられるプリント基板に配置されることができるだろ
う。回路は、回路基板から拡張するバネ接点を介して、支持要素を通して電極１
５０、２５０と３５０に接続される。

【００３８】 本発明は、それの意図または本質的な特徴から離れることなく、他の具体的な
形式で実施されることもできるだろう。提示した実施例は、それゆえ、制限のた
めではなく図解のためとみなされ、本発明の範囲は前述の記述によってではなく
、付随する請求の範囲によって指示される。さらに、請求の範囲と同等の意図及
び範囲内の全ての変更は、それゆえ、その中に含まれると意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１Ａ（ＦＩＧ．１Ａ）と図１Ｂ（ＦＩＧ．１Ｂ）は、張力を持った容量型圧
力変換器の従来技術の構成を示す。

【図２】 本発明に従った、張力をかけられた振動板を持った容量型圧力変換器の部分図
を示す。

【図３】 本発明に従った、容量型圧力変換器の振動板の張力を生成する方法を示す。

【図４】 本発明に従った、代替的な容量型圧力変換器の部分図を示す。

【図５】 本発明に従った、代替的な容量型圧力変換器の部分図を示す。

【図６】 本発明に従った、代替的な容量型圧力変換器の部分図を示す。

【符号の説明】

１０ 容量型圧力変換器 １２ 中心軸 １６ 周辺の壁 ２０ センサー本体 ２２ 伝導体 ４０ 振動板 ４４ フレーム ４５ 点溶接 ５０ 電極 ５２ 伝導体 ５４ 絶縁体 １１０ 容量型圧力変換器 １１２ 中心軸 １１４ 基準上の平面 １１６ 周辺の縁 １１８ 基準上の平面 １２０ 凹状の下位の本体部材 １２２ 平面の基盤部分 １２４ 傾けられた部分 １３０ 凹状の上位の本体部材 １３０ 基盤部材 １４０ 振動板 １４５ 溶接 １５０ 電極組立品 １５４ 絶縁体 １６２、１６４ 圧力工具 ２１０ 容量型圧力変換器 ２１２ 中心軸 ２１６ 基準上の平面 ２２０ 下位凹状本体部材 ２２２ 基盤部分 ２２４ 周辺の壁 ２３０ 上位凹状本体部材 ２４０ 振動板 ２４５ 溶接 ２５０ 圧力付属品 ２５０ 電極 ２５２ 圧力ポート ３００ アニール ３１０ 圧力変換器 ３２０ 下位凹状本体部材 ３３０ 上位凹状本体部材 ３４０ 振動板 ３４５ 連続溶接 ３５０ 電極 ３５４ 絶縁体 Ｃ１、Ｃ２ 小室 Ｐ１、Ｐ２ 圧力ポート

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１内部領域を画定する第１凹状本体部材、第２内部領域を
   画定する第２凹状本体部材、前記凹状本体部材の少なくとも１つに、安定して封
   止的に結合する振動板と、前記凹状本体部材の１つに安定して取り付けられ、前
   記凹状本体部材により画定される前記内部領域内に拡張する電極、から成り、 前記凹状本体部材が共通の中心軸の周りに拡張し、第１平面に配置され他の凹
   状本体部材の周辺の縁の部分と一致する部分を持つ周辺の縁をそれぞれ含むこと
   、前記振動板が、前記第１凹状本体部材と前記第２凹状本体部材の少なくとも１
   つの周辺の縁に渡って広がること、前記第１平面が実質的に前記中心軸に垂直で
   あること、各々の前記凹状本体部材が少なくとも、追従性と弾性限界の特徴を持
   ち、前記本体部材に適用される力への応答で前記凹状本体部材の前記周辺の縁を
   前記中心軸に関して放射状に拡張することのために適合した部分を含むこと、各
   々の前記凹状本体部材が少なくとも、前記振動板に張力をかけるための、その弾
   性限界を超えて曲げられる部分を含むこと、を有する容量型圧力変換器。
2. 【請求項２】 連続的な接合が、前記振動板を前記凹状本体部材の少なくと
   も１つに、安定して封止的に結合する、請求項１に記載の容量型圧力変換器。
3. 【請求項３】 前記連続接合が、実質的に周辺の縁の長さに渡って拡張する
   、連続溶接を含む、請求項２に記載の容量型圧力変換器。
4. 【請求項４】 前記連続接合が、実質的に周辺の縁の長さに渡って拡張する
   、ろう付け接合を含む、請求項２に記載の容量型圧力変換器。
5. 【請求項５】 前記連続接合が、実質的に周辺の縁の長さに渡って拡張する
   、はんだ付け接合を含む、請求項２に記載の容量型圧力変換器。
6. 【請求項６】 前記電極が、前記凹状本体部材の１つに絶縁材料によって、
   安定して取り付けられた基台（ペデスタル）を含む、請求項１に記載の容量型圧
   力変換器。
7. 【請求項７】 前記第１凹状本体部材と第２凹状本体部材の少なくとも１つ
   が、実質的に均一な厚さの特徴のシート材料から形成される、請求項１に記載の
   容量型圧力変換器。
8. 【請求項８】 前記少なくとも１つの凹状本体部材が、シート材料から打ち
   抜かれる（ことによって形成される）、請求項７に記載の容量型圧力変換器。
9. 【請求項９】 前記凹状本体部材のもう１つに安定して取り付けられる第２
   電極をさらに備える、請求項１に記載の容量型圧力変換器。
10. 【請求項１０】 中心軸の周りに拡張し、前記中心軸に実質的に垂直な第１
    平面に配置された周辺の縁を持った第１凹状本体部材であって、前記第１凹状本
    体部材に適用された力への応答で、前記中心軸に関して放射状に前記周辺の縁を
    拡張するために適合した追従性の部分を含む第１凹状本体部材； 前記中心軸の周りに拡張し、前記第１平面に配置された周辺の縁を持った第２
    凹状本体部材であって、前記第２凹状本体部材に適用された力への応答で、前記
    中心軸に関して放射状に前記周辺の縁を拡張するために適合した追従性の部分を
    含む第２凹状本体部材； 前記第１凹状本体部材と前記第２凹状本体部材の少なくとも１つの周辺の縁に
    渡って広がる振動板であって、前記振動板が基準上、前記第１平面に配置される
    ための、前記第１凹状本体部材の周辺の縁に固定される前記振動板の第１面の周
    辺部分を持った振動板； 前記第１凹状本体部材と前記第２凹状本体部材が前記振動板の反対側に配置さ
    れ、それにより、前記第１凹状本体部材の周辺の縁の少なくとも一部と前記第２
    凹状本体部材の周辺の縁の少なくとも一部が、実質的に一致し、相互に接合する
    こと；と 前記第１凹状本体部材と前記第２凹状本体部材の１つに固定され、前記振動板
    と向かい合って配置され、前記第１平面に間隔を開けて実質的に平行に拡張する
    実質的に平面な部分を含む電極； 両方の凹状本体部材が各々の前記凹状本体部材の弾性極限を超えて曲げられ、
    各々の前記凹状本体部材が前記中心軸に関して実質的に放射状に拡張することを
    引き起こすために十分な力を、前記第１凹状本体部材と前記第２凹状本体部材に
    適用することにより、張力がかかった状態になる振動板、 から成る容量型圧力変換器。
11. 【請求項１１】 前記力が、前記中心軸に実質的に平行な方向に適用される
    圧縮力である、請求項１０に記載の容量型圧力変換器。
12. 【請求項１２】 両方の前記凹状本体部材に適用される前記力が、前記振動
    板上に予め規定された張力を作り出すために、予め規定されている、請求項１０
    に記載の容量型圧力変換器。
13. 【請求項１３】 前記第１小室が、予め決められた圧力を持った、密閉状に
    封止された小室である、請求項１０に記載の容量型圧力変換器。
14. 【請求項１４】 Ａ）中心軸状の周りに拡張し、前記中心軸に実質的に垂直
    な第１平面に配置された周辺の縁を持った第１凹状本体部材であって、少なくと
    も、前記第１凹状本体部材に適用された力への応答で、前記第１凹状本体部材の
    前記周辺の縁を前記中心軸に関して放射状に拡張するために適合した追従性の部
    分を含む第１凹状本体部材を与えること； Ｂ）電気的に伝導な部分を持った振動板を与えること； Ｃ）前記第１凹状本体部材に固定され、前記第１平面に間隔を置いて向かい合っ
    た実質的に平面な部分を持った電極を与えること； Ｄ）前記振動板が実質的に張力を持たずに、実質的に前記第１平面に配置するた
    めに、前記振動板の周辺部分を前記第１凹状本体部材の周辺の縁に固定すること
    ； Ｅ）前記振動板が張力を持った状態になるように、前記凹状本体部材を前記凹状
    本体部材の弾性限界を超えて曲げ、前記周辺の縁を拡張させるために、前記第１
    凹状本体部材に力を適用すること、 の手段からなる、張力をかけられた振動板を持った容量型圧力変換器を作成する
    方法。
15. 【請求項１５】 手段Ａが、前記中心軸の周りに拡張し、前記第１凹状本体
    部材の周辺の縁の一部と一致した関係に周辺の縁の一部が配置され、前記第１平
    面に配置された周辺の縁を持った第２凹状本体部材であって、前記第２凹状本体
    部材に適用された力への応答で、前記第２凹状本体部材の前記周辺の縁を前記中
    心軸に関して放射状に拡張するために適合した第２凹状本体部材を与えることを
    含み； 前記第１凹状本体部材と前記第２凹状本体部材の前記周辺の縁の前記一致した
    部分を接合することの手段をさらに有する、 請求項１４に記載の容量型圧力変換器を作成する方法。
16. 【請求項１６】 手段Ｅが、前記振動板が張力がかかった状態になるように
    、前記第２凹状本体部材が前記第２凹状本体部材の弾性の限界を超えて曲がり、
    前記第２凹状本体部材の前記周辺の縁を拡張させるために、前記第２凹状本体部
    材に力を適用することを含む、請求項１５に記載の容量型圧力変換器を作成する
    方法。
17. 【請求項１７】 手段Ｅが、前記中心軸に実質的に平行な方向に力を適用す
    ることを含む、請求項１４に記載の容量型圧力変換器を作成する方法。
18. 【請求項１８】 請求項１４に記載の方法にしたがって作成された容量型圧
    力変換器。
19. 【請求項１９】 内部領域を画定し、中心軸の周りに拡張し、前記中心軸に
    実質的に垂直な第１平面に配置された周辺の縁を持った第１凹状本体部材であっ
    て、前記凹状本体部材が塑性変形かつ恒久的な設定に達するために、それの弾性
    の限界を超えて曲げられる追従性の材料から形成される部分を含む、第１凹状本
    体部材； 絶縁性の材料を介して前記第１凹状本体部材に固定され、前記内部領域の中に
    拡張する電極； 電気的に伝導性で、張力をかけられた状態に置かれた移動可能な部分を持った
    振動板であって、前記振動板が実質的に前記第１平面に配置され、前記第１本体
    部材と共に第１小室を形成するために、前記第本体部材に固定された周辺部分を
    含む振動板、 から成る容量型圧力変換器。
20. 【請求項２０】 前記凹状本体部材が、前記振動板が張力を持った状態にな
    るように、前記本体部材に適用された力への応答で、前記周辺の縁を前記中心軸
    に関して放射状に拡張するために適合した変形可能な部分をさらに含む、請求項
    １９に記載の容量型圧力変換器。