JPS60224035A - 圧力変換器および取付体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 変換器に関し、よシ詳細には、ダイヤフラムを１つの電
極として形成するためにエッチングされるシリコン単結
晶を利用し、他のシリコン板が他の固定電極を支持する
ために上記シリコン単結晶−に平行に取付けられた容量
型の圧力変換器に関する。

本発明はまた、この型式の圧力変換器を取付けるための
装置に関する０ 上記型の圧力変換器は、該変換器および／またはその取
付は構造体の部分の寸法の変化が、例えば変換器および
その取付は体を取囲む媒体の温度または静液圧の変化か
ら生じるとき、零点規正およびスパン両方の校正変化を
受ける。これらの寸法変化は変換器の形状の変形を引き
起してダイヤ７ラムを変形させ、かつ変換器の校正の零
点規正に変化を引き起してしまうｏしかしながら、構造
　・の性質が変形を回避するようなものであっても、線
寸法の変化が起ってしまい、従って、変換器のダイヤフ
ラムは半径方向の応力の変化を受けて変換器の校正のス
パン変化を引き起す０これらの作用はもちろん協働する
ことがア！７、従って、零点規正変化を引き起す形状の
変形およびス／臂ン変化を引き起す線寸法の変化の両方
が生じる。両方の作用は、もちろん、変換器を使用して
工業上の工程に頻繁に起こるように、広い温度変動をも
つ高圧での２イン操作におけるわずかな差圧を測定する
のに使用されるときには特に著しい０例えば、約３７．
ｇ℃ＣＩ００″Ｆ）ほどの温度変動で１００００Ｐｓｌ
（り、θ３　ｘ　／　０’　Ｋｉｒｒｔ　）　の管路で
は／　ｐｓｌ　（　７　０　３　Ｗｅ／ｍ’　）の差圧
を測定することが必要である。

上記のようなシリコンダイヤフラムを使用した圧力変換
器は米国特許第病２ｇ７．２７ダ号に示されておシ、こ
の特許の明細書において、第ダ図および第６図はエツチ
ングされたシリコンダイヤフラムを有する容量型圧力変
換器を示しておシ、これらのダイヤプラムはシリコン板
間にダイヤフラムとこれらのシリコン板との間に間隔を
あけて取付けられており、この間隔は硼素シリケートガ
ラス製スペーサリングで定められる。これらのリングは
ダイヤプラムとシリコン板との必要な電気的な隔絶なら
びにシリコン板をダイヤフラムに陽極接合するのに必要
な材料をなすように働く。この引例は温度変化または静
液圧変化の作用を最小限にするための装置どれをも開示
していない。また、開示の変換器の構造として唸、ダイ
ヤフラムとシリコン板との間の間隔を正確に予め定める
ことは困難である。というのは費用のかかる製造手順を
使用しなくてはガラス製スペーサを正確に寸法法めする
ことができないからである。この間隔は容量型変換器で
紘非常に重要である。

米国特許第η３１，’Ａ２７６号には、シリコンダイヤ
フラムを使用した他の圧力変換器が示されている。この
変換器は容量型ではないが、圧力測定を行うためにダイ
ヤ７ラムに蒸着または拡散型ひずみ計を使用する型式の
ものである。しかしながら、この変換器は圧力測定に対
するヤング率の効果を最小限にするように設計された取
付は装置を説明しているので興味深い。仁の特許におい
て、例えば、第６図は薄いガラス製ワシャに取付けられ
たシリコンダイヤスラムを示しておシ、このワシャはシ
リコンのヤング率に実質的に婢しいヤング率を有する金
属製支持部材に取付けられている。

この特許権者はガラスとシリコンとのヤング率の差によ
シダイヤフラムに生じるひずみをこの構造によって最小
限にすることができると述べている。

この開示から明らかなように、特許権者は静液圧の変化
に伴う零点規正の変化を回避するためにダイヤフラムの
変形を防ぐようにしただけである。

寸法変化単独から生じるようなダイヤフラムの半径方向
応力の変化によるスｔＪ？ン変化の問題を触法のために
は何も試みていない。特許権者は静液圧の変化から純ひ
ずみが生じないようにガラス製ワシャの一方の側に対す
る取付は具の作用と他方の側に対するシリコンの作用と
の釣合いをとるようにしているだけである。

前述のように、安価でアシ、それでも、製造された変換
器すべてが実質的に同じ応答特性を呈するようにする方
法で製造中、容を型圧方便換器の電極間の間隔を正確に
定めることはＸ要である。

この間隔の問題はひずみ耐摩または他の型の変換では存
在しない。従って、米国特許第’Ａ３４弱２７６号の開
示の変換器に対する弾性率の効果を最小限にするための
装置は間隔の変動を最小限にする必要がなかった。

変換器およびその取付体を取囲む静液圧の変化のために
持上がる間粕は弾性率の異る材料を使用することから生
じる。かくして、シリコンダイヤフラムをシリコン電極
支持板に賜極接合するために通常使用される硼素シリケ
ートガラスはそのヤング率がシリコンダイヤフラムおよ
びシリコン版のヤング率と異なるので問題を発生する。

この相違の結果、変換器の周囲の静液圧の増大によシ、
この圧力変化を受ける変換器の個々の部品各々の体積の
減少を引き起す。通常、変換器をしつかシ取付けるため
に使用される部品を含む部品すべてはこの変化を受ける
。ダイヤフラムの半径方向寸法の変化だけが故障の原因
であるので、ダイヤフラムの厚さの変化は考える必要が
ない。

変換器の材料のヤング率の相違がもたらす問題の大きさ
および種類を考慮するには、挾まれかつ張力付与された
ダイヤフラムの圧力片寄シ関係を考慮することが必要で
ある。この関係は次のごとくである。

（１） 上記式中、Ｅ＝ギヤング 率＝ポアソン比 ｈ＝ダイヤフラムの厚さ ａ＝ダイヤフラムの半径 Ｗｏ　＝＝片寄シの中心 Ｔｏ　＝半径方向の応力 式（１）の初め括弧内の表式はダイヤフラムが挾まれて
いることによる関係を表わし、２番目の括弧内の表式は
ダイヤフラムが張力付与されていることによる関係を表
わしている。

ダイヤフラムの半径方向ひずみＫよるダイヤフラムの圧
力応答（スノＪ？ン）の変化率％は次式（２）によって
示される０ スハイ移Ｉｆｂ率’％＝％（／−Ｖ２）（Ｔｏ／Ｅ）（
ａ／ｈ　＞Ｘ１００　（２１米国特許第６２５２コア１
号の第ダ図および第６図および本発明に示されるような
、たった一つの異なる材料（例えに、シリコン第１材料
および硼素シリケートガラス第コ材料）を含む対称の平
行々板形状を有するセンサーズは、ダイヤフラム　□の
半径方向応力は、 ■材料の熱膨帰係数が異なれば、ｔＡ度変化、および ■ヤング率が異なれば、静液圧変化 によシ生じる。

静液圧変化による第１材料の応力は Ｔｏ＝−（△Ｐ（Ｅ４−Ｅ２）ン［（Ａ１／Ａ２）Ｅ１
＋Ｅ２）　（３）で示され、温度変化による第１材料の
応力はＴｏ＝−０：、Ｅ２（α１−α２）ΔＴｌ／［（
ＡＩ／Ａ２）Ｅｔ　＋Ｅ２）　（４）で示される。上記
式中、各記号は次の如くである。

Ｅ、　＝第７材料のヤング率 Ｅ２”第コ材料のヤング率 α、＝第１材料の熱膨張係数 α２＝第コ材料の熱膨張係数 △Ｔ＝淵度変度 変化＝靜液圧液圧 変化＝第１材料の横７５Ｔ面面積 Ａ２＝第コ材料の横断面面積 センサーの３つすべての板の外寸法が同じであるので、
面積比Ａ、／Ａ２を厚さ比ｔ１／１２と置き換えること
ができる。

等式（２１、ｆ３）　、　（４１の検討から明らかなこ
ととしては、熱膨張係数とヤング率が等しいことによシ
、応力ＴＯおよびスフ４ン移動率％の値がゼロになる。

変換器およびその取付具のすべての樒成要素に同じ材料
を使用することによってこの条件を満たすことができる
。しかしながら、このような問題解決は可能ではない。

何故なら、構造体の層を互いに接合しかつダイヤフラム
を電極支持板から電気的に分離することを必要とするか
らである。従って、この問題を解決するためには他の方
法を使用しなければならない。

本発明の目的は容量型変換器の１！極を正確に間隔法め
することができるとともに、温度変化および静液圧変化
に対して装箇のス・母ンおよび零点規正を実費的姉無感
性にする圧力変換器およびその取付具のための＃Ｉ！、
造を挾供す゛ることである。

本発明のなお一層の目的は変換器の実質的な機械的分離
をなす取付は構造を提供することである。

発明のｍ要 上記目的を達成するためには、漂遊ギヤノやシタンスを
許容可能な限度内に保つことと出来るだけ一致するほど
のシリコン板とシリコンダイヤスラムとの間の硼素シリ
ケートガラスの厚さを最小限にし、かつ利用できる溶接
可能な材料が代表的にはシリコン板の熱膨張係数および
ヤング率に近い熱膨張係数およびヤング率を有していな
いので、変換器を固定するのに必要とされる＃接可能な
材料が出来る限ｂｙ換器自詠から実施できるように変換
器構造体を取付けることが必要であるとわかった。また
、取付は構造体は変換器を機械的に分離するために長い
ことが必要であるとわかった。

この８ｉ類の構造体を提供するために、撓み領域を形成
する凹部を両側部にエツチングすることによってダイヤ
フラム部材を高ドープシリコン単結晶を形成した容量型
圧力測定変換器を使用する。

この撓み領域は変換器の一方の電極としても働く。

２つのシリコン支持板は薄い硼素シリケートガラス層を
使用してその周囲に沿ってダイヤフラムの両側に陽極接
合されてエツチングされた凹部とともに受圧キャビティ
を形成している。これらの板はこれらを貫いて延びる圧
力連通路を有している。

薄い鉤素シリケートｆ、９ス層は各々ダイヤフラムと支
持板との間に介在しかつダイヤフラムに向いた方の支持
板の全面にわたって延びてダイヤフラムと支持板との電
気的隔絶ならびＫＷ合をなしている。また、これらのガ
ラス層はダイヤフラムとキャビティ内のガラス異面に蒸
着された金属化領域との間の間隔が単独でエツチングさ
れた凹部の深い関数であるようにしている。金属化領域
はダイヤフラムの片寄り部分に対向しかつ変換器に必要
とされる固定穎−極として作用する。

圧力伝達路がη”いているシリコンスタブヲ使用し、と
のスタブをｈｅ接合によって一端で変換器に接合するこ
とＫよって変換器の取付体を設けている。このスタブは
その他端ではんた付けまたはろう付けＫ　＄１１応する
ために金Ｍ化されるのがよい。

また、取付体はスタブに対して長い溶接可能な合金管を
使用し、かつスタブの通路に嵌め込まれかつそれに取付
けられた一端で直径が減少している。

管の材料は好ましくは熱膨張係数がシリコンの熱膨張係
数に近いものである。かくして、スタブはコパール（Ｋ
ｏｖａｒ　）のようなＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ　であるのがよ
い。

好ましい実施態様の説明 第１図は差圧測定用の変換器組立体の部分断面図であシ
、この変換器組立体は受圧？ディ１２を有する受圧部分
１０を有し、受圧デディ１２にはフランジ１４が高圧側
に取付けられ、フランジ１６が低圧側に取付けられてい
る。受圧ボディはその受圧端部が、フランジ１４．１６
でおおわれた通常の障壁ダイアフラム、ならびに高圧お
よび低圧を受ける室および必要とされる任意の過保挿装
置を収容するように構成されている。受圧部分のとれら
要素は当業界で周知であシかつ本発明の一部をなさない
ので、第１図および他の図面には示さない。

変換器部分１８は第１図に断面で示されている。

この断面には、ワシャ形状のスペーサ２０を受け入れる
ための大きな孔を有するステンレス鋼製受圧がディ１２
の圧力測定用端部が示されておシ、スペーサ２０はさら
にその内部に圧力変換器を受入れている。スペーサおよ
び変換器の上にはフィードスルーボディ２４を形成する
円筒形のコパール（にｏｖａｒ　）製バルクヘッドが置
かれておシ、フィードスルーボディ２４は溶接箇所２７
で受圧ボディ１２に適所に溶接されている。この溶接部
は変換器が受けるべき最大の静圧力に耐えるのに十分に
強くなければならない。受圧部分はまた変換器２２とこ
の変換器を圧力測定用ボディ１２に取付けるための取付
は装置とを有している。この取付は装置はシリコン製ス
タブ２６とコパールとして公知の合金のような、おおよ
そ鉄３１Ｉ％、ニッケル２ｇ％、およびコバルト／ｇ％
を含有する合金製取付は管２８とを有している。

スペーサ２０およびフィードスルーがディ２４は位置決
めピン３０によって受圧がディ１２に適切な向きで組立
てられている０ 回路盤３２から変換器２２への電気的々接続は導電性ロ
ッド３４．．３５および３６でなされ、これらロッドは
フィードスルーボディ２４の穴ニ嵌合しかつガラス−金
属シールによって圧力変換器に最も近いフィードスルー
プディの端部でフィードスルーボディにシールされてい
る。変換器に最も近いロッドの端部に穴があけられて、
こレラの端部はばね付勢プランジャ型接触子を受け入れ
るようになっておシ、これらの接触子は、フィードスル
ーを所定位置に組立てるとき、変換器と電気的に接触す
る。

測定部分１８は電気ハウジング３８でおおわれておシ、
電気ハウジング３Ｂは受圧デデイ１２のシャフト状端部
にねじで取付けられかつ係止用のＣリング４０およびナ
ツト４２で所定位置に保持されている。

第２図は圧力変換器およびその取付は体の細部ならびに
とれらの両方が圧力測定部分１８内へ嵌合する仕方を断
面で示している０ 変換器２２はシリコン製のダイアプラム５０を有し、該
ダイアフラム５０はその両面にエラチン、　グされた円
形凹部を有し、これによってダイアフラムの撓み部分を
形成している０このダイヤフラムは、高くドープされた
シリコンであシ、導体であって、また変換器の７つの電
極を形成する。平行なシリコン製支持板５２および５４
はダイヤフラムの周囲に沿ってダイヤフラムの両側に陽
極接合されて受圧キャビティ５６および５８を形成して
いる。この−極接合は接合すべき部分間に硼素シリケー
トガラスのような非導体の使用を必要とする。このガラ
スは変換器の固定電極からダイアフラムを電気的に隔絶
するようにも働く。これら固定電極は蒸着金属薄膜６０
および６２として示されておシ、これら薄膜は夫々硼素
シリケートガラス層６４および６６に載置されている。

硼素シ゛）ケートガラス層はダイアフラムの撓み部分に
対向して支持板５２および５４の全面にわたって延びて
おシ、従って電極６０および６２を蒸着すると、これら
の固定電極とダイアフラムとの間の間隔はダイアフラム
のエツチングされた凹部の深さＫよってのみ定められる
ことが気づくであろう。

この構成・では、変換器の各側に変換器のキャパシタン
スＣ１と並列の漂遊ギヤノやシタンスＣ２を（硼素シリ
ケートを介して）形成している。この漂遊ギヤノぐシタ
ンスＣ２の作用はもちろん変換器の出力信号を減じるこ
とにある。従って、硼素シリケートガラスの厚さを最大
にすることによって漂遊キャパシタンスＣ２を最小限に
する一方、同時にガラスの厚さを最小限にすることによ
って、ヤング率の効果を最小限にすることが望ましい。

明らかに、これらａつの要望は矛盾しておシ、スパン移
動に関する変換器の所望の仕様を確立することによって
ガラスの厚さを定めることが必要である。

支持板の各々には圧力連通路が通っている。これら圧力
連通路は第２図に６８および７０としてて示されている
。これら通路は板５４の全頂部および＠’ｓ２の底部の
一部ならびに接触ノ４ツド領域７８および８０と同様に
厚い金属膜で被覆されている。これら金属蒸着物は固定
板６０および６２ならびにダイアフラム５０への接続の
ための導電性パッドを提供する。

フィードスルー２４を介する回路ａ：ａ２との電気的な
接触は夫々ばね接触子７２．７４および７６によってな
される。接触子７２および７６を導電性ｔ４ツド７８お
よび８０と接触させる。これらノ９ツド７８．８０はこ
の目的のために切欠いて示した変換器の断面図において
ダイアフラムおよび下板にそれぞれ蒸着されている。

変換器２２はボディ１２と、フィードスルー？デイ２４
を変換器から間隔をへだてて支持するために利用される
スペーサ２０とから間隔をへだてている。スペーサ２０
は、変換器組立体のキャビティを満たすシリコーン油用
の高圧電路８２からの通路を作るためにその底面にＶ字
形溝を有している。これらの空間によって、変換器の外
面および高圧孔６８は第１図の受圧部分１０の高圧側に
連結された管路の高圧側の圧力を受ける。受圧部分１０
の低圧仰１はコバール合金製管２Ｂおよびシリコン製ス
タブを通シ圧力測定用デデイ１２の低圧領域８４とつな
がる通路を介して孔７０に連結されている。注意すべき
こととしては、下方支持板５２はボディ１２から間隔を
へだでているので、変換器とボディ１２との唯一のしつ
かシした連結は溶接部９０によってなされる。この溶接
部は管２８をボディ１２にしつかシと付けている。管２
８の頂端はシリコン製スタブ２６の穴に嵌合する小さな
直径を有し、例えばはんだ付け、ろう付けあるいはエポ
キシの使用のいずれかによってスタブ２６に接合部９４
で付けられている。はんだ付けまたはろう付けの便宜を
図るために、図示のシリコン製スタブはその下面および
その内面に金ｐＡ膜を備えている０スタツ２６はこれと
下方支持板５２との間に介在する薄い鉤素シリケートガ
ラス層９８を介して下方支持板５２に陽極接合されてい
る。

取付は構造体のヤング率の効果を最小限にするために、
スタブ内に嵌合する管の直径を最小値にしかつガラス層
９８の厚さを出来るだけ薄くすることが望ましい０また
、受圧ボディに対する変換器の機械的分離を増すために
管２８を出来るだけ長くすることが望ましい。

変換器およびその取付体の猪喪素の典型的な寸法は次の
如くである０ ダイアフラム５０　：　０．！；平方インチ（０，θθ
０３コゴ）および 厚さ０．００７　ｇインチ Ｃ０，０／９ｇｃｍ）、凹部の 深さ０．００１．インチ （０，０／　！；ｃｒｎ　） 板ｓ　２　、　ｓ　４　：　０．！；平方インチ（００
００３，２ｗ１）および厚さ０．０７＝インチ （０，７ｇ　３副） ガラス層６４，６６：厚さ０．０ｇインチ（０，２０３
ｃｍ　） ガラス層９８：厚さ０．００６インチ（θ０　／　！ｃ
ＷＬ）スタブ２６：高さ０１７インチ（θ、２ｊ４ｔｃ
１ｒＬ）ＸＱ、−平方インチ（０，０００／　３ゴ）ス
タブ２８：直径０．ｌ　Ｊ　＆インチＣ０，３／ｇｃｕ
ｔ）×長さ０．３インチ（０，７６コα） 上記の変換器の寸法と方程式（２）、（３）および（４
）とを使用すると、Ａ１／Ａ２　＝９．Ｓであり、／　
ｐａｌ（７０３１９’ｔｒｌ　）の変換器の予測される
スパン移動はａ６％／１０００ｐｓ＋　（Ｘ７θ３に９
／ｍ”）（静液圧）および０３％ｌ１０ＯＦ＜約３７．
ざＣ）（温度）である。漂遊ギヤノ臂シタンスＣ１はほ
ぼコクピコファラッドであり、変化をもたらす変換器ギ
ヤノ臂シタンスＣ１は３０ピコフアラツドである。

第３図は回路盤３２上の電気回路と変換器２２の諸要素
とを電気的に接続させるための電気フィードスルーの構
造を断面で示している。本変換器には３つの接続部を必
要とするので、３つの穴がフィードスルーボディ２４に
あけられている。ロッド３４および３６はこれらの穴の
うちの２つに挿入されて示されている導電性要素である
。これらのロッドはガラス圧力シ−、ＦＬ／１００およ
び１０２によって夫々の穴の円周に対してシールされて
いる。変換器の方のロッドの端部を穴あげして、ばね付
勢プランジャ型接触子１０４，１０６を収容するのに必
要とされるようなロッドより直径の小さい穴をロッドの
長さ以下の距離にわたって各ロッドの端部に設ける。ば
ね付勢プランジャ型接触子１０４．ｌ０ＩＳは第３図に
ロッドの所定位置に挿入されて示されている。

第Ｓ図に示すように、他の組立体の典型的な接触子組立
体１０４は円筒形シリンダ１０５を有し該円筒形シリン
ダ１０Ｂ内には接触子７６を変換器に向かつ【付勢する
ためのコイルばねが取付けられている。接触子は、フィ
ードスルーボディ２４を第３図のように受ＦＥ、ｆｆデ
ィ１２内に適所に溶接するとき、接触子が完全な回路を
回路盤と変換Ａの適当な要素との間に維持するような寸
法である。良好な接触を行うために、ばね付勢シランジ
ャ接触子を金メッキすべきである。フィードスルーロッ
ドのうちの一つをボディ２４に取付ける方法を第３図に
示すが、第３のロッド３５を同様にがディ２４内に嵌合
させることが理解されよう。

上記の型式の接触子を使用することから得られる利点と
しては、変換器を取付ける場合にキャピテイ内に差程の
スペースをとることなく変換器を接触させるための装置
を有するという利点がある。

この型式の圧力吸換器のキャビティは代表的には前述の
ようにシリコーン油で満たされている。この油の湿度係
数の効果を最小限にし、かつまた管路内の圧力が増大す
るとき、圧縮されるのに有効な油量を最小限にするため
に、この油の容積を最小限にすることが望ましい。本発
明に使用されるばね付勢型接触子は油量を最小限にする
のに効果的である。というのは接触子組立体のほとんど
が変換器のキャビティ内（他のばね型接触子を使用する
場合には必要であろう）にではなくフィードスルーボデ
ィ自身の内側に位置決めされるからである。

第３図にも示すように、ロッド３４．３５および３６は
回路盤３２内にばね接触子１１０，１１２および１１４
によって受け入れられて回路と接触する。接触子１１０
，１１２および１１４はソケットの内面のまわりを取り
囲むコイル型ばねを利用して挿入ロッドに摩擦係合する
凋式のものであるのがよい。

纂３図に示す型式の電気フィートスｐ−は図示のように
講成されるときにいくつかの利点をゼする。かくして、
３つのロッド３４，３５および３６の構造は同軸的な装
置をなし、導体は各々接地平面によって隔絶されそして
最小量の漂遊キャビタンスが存在する。図示のように、
変換器のまわりに底部まで延びるリード線を必要とする
ことなしに変換器と接触が行われる。これによりシリコ
ン油の容積を最小に保つ。また、変換器上の接触点は接
触子構造によって伝達される力の効果を減じるためにダ
イア７−）ムの撓み領域から出来るだけ遠くに保たれて
いる。

注ｔｔべきこととしては、フィードスルーづぐディはコ
パールとして公知のＦａ　−Ｎ１−Ｇｏ金合金作られて
おり、そして温度の変化につれて溶接部２７下方のステ
ンレス！ｌｉ製ゴデイ１２とフィードスルーがディ２４
との間のスペースに以下の如く変化するような熱膨張が
寸法法めされる。即ち該スペースの変化は温度変化によ
り生じるシリコーン油の容積変化に実質的に等しく、即
ちこのような容積変化の補償の一部をなすものである。

この補償はもちろん変換器Ｉ且立体の受圧部分に見られ
るような変換器組立体の他の部分にも分配するのがよ〜
ゝ０ また、第３図はハウシング３８を受圧がディ１２に対し
て回転できないようにするために使用される係止組立体
を断面で示しており、ハウジング３８は受圧がディにね
じで係合される。分解図を第グ図に示しである。ねじ付
き受圧がディ１２に取付けられるべきハウジング表面１
２０はそのねじ穴のまわりに凹部１１９を有しているこ
とを気づくであろう。この凹部はチー・母側面１２２を
有し、これら側面はハウジング表面の平面内に回転を阻
止する幾何学的形状すなわち輪郭を有している。かくし
て、この形状は非円形であるべきである。例えば、この
側面は７つの平らな側部を有することができる。好まし
くは、四部は多くの平らな側面を有する。従って、凹部
は図示のように形状が六角形であることができる。

受圧ボディ１２のねじ端部は対向する平行な平坦部すな
わち逃げ面１２４および１２６を有している。係止用Ｑ
ＩＪング４０は中央孔への開口端を与えるスロットを有
するように構成され、係止用リング４０は平らな表面に
嵌合してこれが回転するとぎディ１２を回転させる。リ
ングの外周はリングの側部がまっすぐであるところを除
いて（すなわちこれら側部が凹部の側面のようにテーパ
されていない）四部の側面１２２の幾何学的輪郭と合致
する幾何学的輪郭を有している。リングは第３図に示す
ようにリングのまっすぐな側面が四部のテーノｆ側面に
係合するような寸法である。好ましくは、リングはハウ
ジング３８より硬い材料で作られる。

ハウジング３８をボディ１２の端部にねじ付けた後、リ
ングがボディ１２の端部上にスリップすることができか
つハウジングの凹部１１９に嵌合することができる箇所
までハウジングをわずかな量戻さなければならない。次
いで、ナツト４２を？ディ１２にねじ付けて締めつける
。ナツトを締めつげると、凹部１１９のテーノ＃測面は
これらにわたってリングの側面をカム作用せしめる。こ
れにより平坦部１２４および１２６を把持するようにリ
ング４０を弾性的に変形させて、その後リングは凹部１
１９のテーパ側面１２２に食い込んで図示のようにテー
パ側面１２２を塑性変形させる。

これにより四部へのリングの嵌合は非常にきつくなるの
で、受１４＆ディ１２に対するノ・クジングのいかなる
回転も起らない。この係上組立体の目的は回路盤３２が
接触しているロッド３４．３５および３６に対して回路
盤３２のような部分の回転を防ぐことにある。この回転
に伴う間部は変換器組立体の使用者がハウジングを回転
させる意志がなくても生じてしまう。例えば、回転は、
装着中、導管をハウシングに連結しているときに起きて
しまう。本構造では、標準より大きい回転力がノ翫つジ
ングに加わっても組立体を損傷しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧力変換器、その取付体および電気フィードス
ルーをＷｉ面で示すために圧力変換器自身を収容する部
分を切欠いた圧力便換器組立体の正両立面図；第一図は
変換器の構成および変換器を取付けるための装置を示す
断面図；第３図は変換器組立体のバルクヘッドおよびそ
の電気フィードスルーな示す断面図；第４図は受圧がデ
ィに対して電気ハウジングを回転しないようにするため
に使用される回転防止用系止ナツトの細部を示し、かつ
バルクヘッドを取除いた状態の受Ｅｘディを示す分解図
；および第５図はバルクヘッドのフィードスルーのばね
付勢型接触子の細部を示す断面図である。 ｌＯ・０．受圧部分、１２　、、、受ＩＥ、ボディ、１
４．１６、、．７う／ジ、１　Ｂ　、、、圧力測定部分
、２０、、、スペーサ、２２．、、変換器、２４　、、
、フィードスループディ、２６．、、シリコンスタブ、
２８・・・取付管、３０　・・・ピン、３２・・・回路
盤、３４．３５．３６．、；　導・罵・１生ロツド、３
　Ｂ　、、、眠気ハウジング、４０．、、Ｃリング、４
２　、、、ナツト、５０　、、、シリコンダイヤフラム
、５２．５４．、、支持板、５６．５８０．受圧キャビ
ティ、６０．６２．、、金属膜、６４．６６、、、硼素
シリケートガラス層、７２．７４．７６、、、ばね接触
子。 Ｒθ２ 手続補正書　５Ｑ、５．　’＋　６ 昭和　年　月　日 ２、発明の名称　圧力変換器および取付体３、補正をす
る者 名　称　ゼネラル　シグナル　コーポレーション５、補
正命令の日付　自　発 ６、（本補正により特許請求の範囲に記載された発明の
数は合計「４」となりました。）７、　？ｉｌｉ正の対
象　明細書の特許請求の範囲の掴特許請求の範囲 １、撓み領域を構成する凹部をエツチングすることによ
って両側に形成したシリコン弔結晶のダイアフラム部材
と； 上記撓み領域の周囲に沿って上記ダイアフラムの両側に
陽極接合されかつ圧力連通路が通っている一対のシリコ
ン支持板と； と記ダイアフラムと上記支持板の各々との間に介在し、
上記ダイアフラムの凹部とともに受圧キャビティを形成
しかつ−Ｌ記ダイアフラムと上記支持板とを電気的に隔
絶し、上記ダイアフラふと上記支持板との間に接合させ
るために上記ダイアフラム部材に面する上記支持板の全
面にわたって延びた硼素シリケートガラスＲｖＭとを備
え、これらの屓は上記ダイアプラムと上記支持板との適
切な接合、許容可能な漂遊キャパシタンスおよび電気的
隔絶を満たすように出来るだけ薄くなっており； さらに、圧力変化と反対のキャパシタンス変化が測定さ
れる可変コンデンサを上記ダ・イアフラムの両側に形成
するために上記ダイアフラムの撓み領域に対向した上記
ガラス層各々の表面に蒸着された金属化領域を備えてい
ることを特徴とする容量型圧力測定変換器。 ２、　シリコン板に接合されたシリコンダイヤフラムを
有する圧力変換器を変換器組立体のボディ部分に取付け
る装置において、 圧力伝達路が通り、陽極接合により一端で上記板に接合
されたシリコンスタブと； 上記スタブに対して長く、かつ上記スタブの通路に嵌め
込まれかつ上記ボディ部分に溶接することができるよう
に接合された一端で小さな直径を有する合金管とを備え
、この管は熱膨張係数およびヤング係数がシリコンのそ
れらに近いような材料で作られることを特徴とする取付
は装置。 ３、　常圧条件にさらされるハウジング内に取付けられ
た電気回路と、圧力変換器とを有し、この圧力変換器の
諸電気素子が接触領域をすべて受圧ボディのキャビティ
に取付けられた一方の側に有し、上記キャビティは高い
管路圧にさらされており、高いさらに管路圧を上記キャ
ビティに封じ込めながら上記回路と上記変換器の接触領
域とを電気的に接続させるためのフィードスルー接触装
置を有する圧力変換器組立体において、 上記キャビティに対して圧力シールをなすためのフィー
ドスルーボディ部分と； 上記フィードスルーボディ部分で支持された少なくとも
１つの導電性ロンドと、を備え、このロンドは上記ハウ
ジングに隣接した方の上記ボディ部分の側の上記回路か
ら上記キャビティに隣接した方の上記ボディ部の側まで
延び、かつその端部に上記キャビティ側からあけられた
穴を有し；および 初めは上記穴に設けられたばね付勢プランジャ型接触子
挿入用の円筒形シリンダを備え、プランジャ接触子は上
記フィードスルーボディ部分を上記組立体にシール位置
に組立るとき、上記変換器の接触領域に接触するために
上記フィードスルーボディから所定位置に突出するよう
になっていることを特徴とする圧力変換器組立体。 ４、　ハウジングがその取付けるべき表面にねし穴を有
し、この穴はねじボディを受け入れ、かつねじボディを
上記表面を貫いてねじ込んで上記ねじボディに対して上
記表面を係止するためのナンドを受け入れるのに十分な
長さで上記ねじボディが上記表面を越えて延びるように
なっている場合、ハウジング部材をねじで取付けるねじ
ボディに対してハウジング部材が回転しないようにする
回転防止係止組立体によって、上記ハウジング表面と上
記ボディとのねじ係合が完了したとき、上記ハウジング
表面を越えて延びるねじボディの領域に設けられた上記
ねじボディ上の２つの対向した平らな逃げ面と；上記穴
のまわりに上記表面に設けられ、上記表面の平面で非円
形の輪郭を有するテーパ側面のある凹部と； 周囲を上記テーバ側面に係合させる外径で上記凹部の輪
郭と合う輪郭を有するまっすぐな側面のあるＣリングと
、を備え、このリングはこれを上記ねじボディ上に滑ら
せかつ逃げ面に係合させるための中央開口部をも有して
おり；上記まっすぐな側面のあるリングを上記テーパ凹
部に押し込んで、まずリングの中央開口部が閉じるよう
にリングの弾性変形を引き起こして上記逃げ面を把持し
、次いで締めっけにより」−記リングのまっすぐな側面
が上記凹部のテーバ側面に食い込むとき、上記リングに
より上記凹部の側面を塑性変形させるように上記リング
をおおって上記ねじボディにねじ付けられるナンドを備
えていることを特徴とする回転防止係止組立体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アフラム部材と； 上記撓み領域の周囲に沿って上記ダイアフラムの両側に
   陽極接合されかつ圧力連通路が通っている一対のシリコ
   ン支持板と； 上記ダイアフラムと上記支持板の各々との間に介在し、
   上記ダイアフラムの凹部とともに受圧キャビティを形成
   しかつ上記ダイアフラムと上記支持板とを電気的に隔絶
   し、上記ダイアフラムと上記支持板との間に接合させる
   ために上記ダイアフラム部材に面する上記支持板の全面
   にわたって延びた硼素シリケートガラス薄層とを備え、
   これらの層は上記ダイアフラムと上記支持板との適切な
   接合、許容可能な漂遊ギヤノ４シタンスおよび電気的隔
   絶を満たすように出来るだけ蓬〈方っており； さらに、圧力変化と反対のギヤノ母シタンス変化が測定
   される可変コンデンサを上記ダイアフラムの両側に形成
   するために上記ダイアフラムの撓み領域に対向した上記
   ガラス層各々の表面に蒸着された金属化領域を備えてい
   ることを特徴とする接置型圧力測定変換器。 コ　両側に撓み領域を構成する凹部をエツチングするこ
   とによって形成した高ドープ化シリコン単結晶のダイヤ
   フラム部材と； 上言已撓み領域の周囲に沿って上記ダイヤスラムの両側
   に陽極接合されかつ圧力連通路が通っている一対の高ド
   ープ化シリコン支持板七；上配ダイヤフラムと上記支持
   板の各々との間に介在し、上記凹部とともに受圧キャビ
   ティを形成しかつ上記ダイヤフラムと上記支持板とを電
   気的に隔絶し上記ダイヤフラムと上記支持板との間に接
   合させるために上記ダイヤフラム部材に面する上記支持
   板の全面にわたって延びた硼素シリク−トガラス薄層と
   、を備え、これらの層は上記ダイヤフラムと上記支持板
   との適切な接合、許容可能な漂遊キャパシタンスおよび
   ！＠的隔絶を満たすように出来るだけ漂くなっておシ； さらに、圧力変化と反対のギヤｉ４シティ変化が測定さ
   れる可変コンデンサを上記ダイヤフラムの両側に形成す
   るために上記ダイヤフラムの耕撓み領域に対向した上記
   ガラス層各々の表面に蒸着された金属化領域と； 上記変換器の同じ側にすべてが向いたばね付勢型接触子
   を使用して電気フィードスルーのための接触面をなすた
   めの上記支持板および上記ダイヤフラムの同じ側の全極
   化表面と、を備えていることを特徴とする容量型圧力測
   定変換器０３、　各側に撓み領域を構成する凹部をエツ
   チングすることによって形成した１つのＸ＆として働く
   シリコン単結晶のダイヤフラム部材と；上記凹部ととも
   に受圧キャビティを形成するために上記ダイヤフラムの
   周囲部分に上記ダイヤフラムの両側で陽極接合され、圧
   力連通路が通っている一対のシリコン支持板と； 上記ダイヤフラムと上記支持板の各々との間に介在し、
   上記ダイヤフラムと上言己支持板とを電気的に隔絶し、
   上記ダイヤフラムと上記支持板との間に接合させるため
   に上記ダイヤフラム部材に面する上目ｅ支持板各々の全
   面にわたって延びた硼素シリケートガラス層と、を備え
   、これらの層は所望の隔絶および接合を満たすように出
   来るだけ薄いか、過度の漂遊キャパシタンスを避けるの
   に十分に厚くなっておシ；固定電極として作用するため
   に上記ダイヤフラムの撓み部分に対向して上記支持板各
   々のガラス層表面に蒸着された金属化領域と；圧力伝達
   路が通シ、かつ陽極接合によシ一端で接合され、他端で
   金属化されているシリコンスタブと； 上記スタブに対して長く、かつ上記スタブの通路に嵌め
   込まれかつはんだ付けされた一端で小さな直径を有する
   合金管と、を俯え、この管はがディ部分に溶接されかつ
   熱膨張係め・およびヤング率がシリコンのそれらに近い
   材料製であることを特徴とする容量型圧力測定変換器上
   よびびそのための取付体。 久　上記合金管はほぼ５７％の鉄、−ざ％のニッケルお
   よび７ｇ％のコ／Ｖルトを有し、上言己管の小さな直径
   端は強さの必要条件に応じた最ｌ」＼の直径を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の変換器。 ふ　シリコン板に接合されたシリコンダイヤプラムを肩
   する圧力変換器を変換器組立体のボディ部分に取付ける
   装置において、 圧力伝達路が通シ、陽極接合により一端で上記板に接合
   されたシリコンスタブと； 上記スタブに対して長く、かつ上記スタブの通路に嵌め
   込まれかつ上記がディ部分に溶接することができるよう
   に接合された一端で小さ外直径を有する合金管とを備え
   、この管は熱膨張係数およびヤング係数がシリコンのそ
   れらに近いような材料で作られることを％徴とする取付
   は装置。 ｋ　上記板は上記陽極接合をなすために上！己スタブと
   の間に薄い硼素シリケートガラス層を有し；上記スタブ
   はほぼＳＩＩ％の鉄、２ｇ％のニッケルおよび７ｇ％の
   コバルトを有する合金で構成され；上記管の小さな直径
   端は強さの必要条件に応じた最小の直径を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の取付は装置。 Ｚ　常圧条件にさらされるハウジング内に取付けられた
   電気回路と、圧力変換器とを有し、この圧力変換器の諸
   電気素子が接触領域をすべて受圧がディのキャピテイに
   取付けられた一方の側に有し、上記キャビティは高い管
   路圧にさらされておシ、高いさらに管路圧を上記キャビ
   ティに封じ込めながら上記回路と上記変換器の接触領域
   とを電気的に接続させるためのフィードスルー接触装置
   を有する圧力変換器組立体においてｔ 上記キャビティに対して圧力シールをなすためのフィー
   ドスルー＆ｆイ部分と； 上記フィードスルーボディ部分で支持された少なくとも
   ７つの導電性ロッドと、を備え、このロッドは上記ハウ
   ジングに隣接した方の上記がディ部分の側の上記回路か
   ら上記キャビティに隣接した方の上記がディ部の側まで
   延び、かつそその端部に上記キャビティ側からあけられ
   た穴を有し；および 初めは上記穴に設けられたばね付勢プシンジャ型接触子
   挿入用の円筒形シリンダを備え、プランジャ接触子は上
   記フィードスルー２２４部分を上記組立体にシール位置
   に組立るとき、上記変換器の接触領域に接触するために
   上記フィードスルーボディから所定位置に突出するよう
   になっていることを特徴とする圧力変換器組立体。 ＆　フィードスルーゲデイは上記キャビティをシールす
   るために上記受圧ざディ内に溶接され、上記ロッドはフ
   ィードスルーがディを通る穴に位置決めされてロッドと
   フィードスループディとの間の上記大円の空間のガラス
   シールにょシ圧力漏れのないようにシールされるように
   なっていることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記
   載のフィードスルー接触装置。 デ　高い管路圧にさらされるキャピテイを備えた受圧ボ
   ディを有し、上記キャピテイに取付けられた容量型の圧
   力変換器を支持し、上記変換器への接続を必要とする回
   路盤が上記がディに堰付けられたハウジング内に取付け
   られておシ、さらに上記キャビティをこれと上記ハウジ
   ングとの間の領域にシニルし、かつ上目ピロ路盤を上記
   変換器に電気的に接続するための電気フィードスルー接
   触子をなすだめの装置を有する圧力変換器組立体におい
   て、 上記変換器と上記盤との間の電気回路に送電するための
   導電体要素と； 上記盤と電気接触状態に取付けられたばね付勢グランジ
   ャ型接触子とを備え、これら接触子は上記変換器が上記
   キャビティ内で作動位置にあるとき、それらのばね付勢
   グランジャが変換器に接触するように位置決めされるこ
   とを特徴とする圧力変換組立体。 ／θ組立体の受圧ボディに溶接されたバルクヘッドを介
   して圧力変換器を関連回路に接続するための霊気接続装
   置において、 電流を導びくために上記バルクヘッドの穴に取付けられ
   、圧力シールを形成するように上記穴の周囲にシールさ
   れたロッドと； 上記変換器に面する方の上記ロッドの端部に形成された
   穴と； フィードフルおよび変換器の組立てにより上記変換器に
   接続するように上記穴に挿入されたばね付勢シランジャ
   型接触子と、を備えていることを特徴とする電気接続装
   置。 ／／　組立体の圧力変換器および関連キャビティに満た
   される流体がシリコーン油であシ；バルクヘッドは円筒
   形であり、は＃Ｙ　、５−　ｌ１％の鉄１．２ｇ％のニ
   ッケルおよび７ｇ％のコバルトを有する合金製であシ、
   変換器から遠い方のバルクヘッドの端部で上記受圧ボデ
   ィに溶接され、そしてバルクヘッドの周囲と受圧ボディ
   との間の間隔が温度変化につれて変化するとき、その結
   果のその空間内の容量変化が同一温度条件下でシリコー
   ン油充填油の容量変化に等しくなるように寸法法めされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１Ｏ項に記載
   の電気接続装置。 ／２　ハウジングがその取付けるべき表面にねじ穴を有
   し、この穴はねじがディを受け入れ、かつねじがディを
   上記表面を貫いてねじ込んで上記ねじボディに対して上
   記表面を係止するためのナツトを受け入れるのに十分な
   長さで上記ねじボディが上記表面を越えて延びるように
   なっている場合、ハウジング部材をねじで取付けるねじ
   ボディに対してハウジング部材が回転しないようにする
   回転防止係止組立体によって、上記ハウジング表面と上
   記ボディとのねじ係合が完了したとき、上記ハウジング
   表面を越えて延びるねじボディの領域に設けられた上記
   ねじボディ上の２つの対向した平らな逃げ面と；上記穴
   のまわシに上記表面に設けられ、上記表面の平面で非円
   形の輪郭を有するテーノ母側面のある凹部と； 周囲を上記テーパ側面に係合させる外径で上記凹部の輪
   郭と合う輪郭を有するまっすぐな側面のあるＣリングと
   、を備え、このリングはとれを上記ねじボディ上に滑ら
   せかつ逃げ面に係合させるための中央開口部をも有して
   おシ；上記まっすぐな側面のあるリングを上記テーパ凹
   部に押し込んで、まずリングの中央開口部が閉じるよう
   にリングの弾性変形を引き起こして上記逃げ面を把持し
   、次いで締めっけにょシ上記リングのまっすぐな側面が
   上記凹部のテーパ側面に食い込むとき、上記リングによ
   シ上記凹部の側面を塑性変形させるように上記リングを
   おおって上記ねじボディにねじ付けられるナツトを備え
   ていることを特徴とする回転防止係止組立体。 ７．２圧力変換器の受圧がディに対してハウジングが回
   転しないようにハウジングを受圧ボディに取付ける取付
   は構造体において、 上記ハウジングの表面のねじ穴と； ナツトが係合するのに十分な長さで上記ハウジングの穴
   を通って延びるようにこの穴にねじ係合するための上記
   がディ上のねじ部と；非円形の周囲を有する、上記ハウ
   ジングの上記穴のまわシのテーパ側面のある凹部と；上
   記ハウジングを貫いて延びる上記がディの部分の２つの
   対向した平らな逃げ面と；外周が上記凹部の形状に合う
   形状を有しかつ内聞口部が上記ボディの逃げ面に合うま
   っすぐな側面のあるＣリングと、を備え、上記外周は上
   記ハウジングを貫いて延びる上記がディの部分に上記リ
   ングを組付けることによシ上記リングのまっすぐな側面
   が上記凹部のチー・ぐ側面に係合するような寸法を有し
   ており；そして上記ハウジングを貫いて延びて上記がデ
   ィ部分に取付けられ、締めつけることによシ、上記ハウ
   ジングを上記ボディに係止して回転しないように上記リ
   ングを上記凹部に押し込むためのねじナツトを備えるこ
   とを特徴とする取付は構造体。 ／４＜　圧力変換器の受圧ボディに対してハウジングが
   回転しないようにハウジングを受圧ボディに取付ける取
   付は構造体において、 上言己ハウジングの表面のねじ穴と； ナツトが係合するのに十分な長さで上記ハウジングの穴
   を通って延びるようにこの穴にねじ係合するための上記
   ボディ上のねじ部分と；非円形の円周を有する、上記ハ
   ウジングの上記穴のまわシの凹部と； 上記ハウジングを貫いて延びる上記ボディの部分の一つ
   の対向した平らな逃げ面と；外周が上記凹部の形状に合
   う形状を有しかつ内聞口部が上記ボディの逃げ面に合う
   Ｃリングと、を備え、上記外周は上記ハウジングを貫い
   て延びた上記ボディの部分に上記リングを組みつけかつ
   このリングに圧力を加えることによシ、上記リングの側
   内が上記凹部の側面にこの上でカム作用するように係合
   して上記リングによシ上記平らな逃げ面を把持するよう
   な寸法および形状を有しておシ；そして上記ハウジング
   を貫いて延びた上記がディ部分に取付けられ、上記ハウ
   ジングを回転しないように上記がディに係止させるため
   に締めっけにょシ上記リングを上記凹部に押し入れるた
   めのねじナツトを備えていることを特徴とする取付は構
   造体。 ／ふねじシャフトのねじ部分がナツトを係合させるのに
   十分な長さで延びるように上記ねじシャ　□フトがねじ
   込まれるねじ大を有する表面を回転しないようにするた
   めの取付は構造体において、円形でない周囲を有し、上
   記表面に上記穴と同ＪＩＩｈＫ設けられた凹部と； 上記シャフトの一つの平らな逃は面と；外周が上記凹部
   の外周と合うように形成され、内聞口部が上記ボディの
   逃げ面に合うｃｌｊｌタングを備え、上記外周は上記リ
   ングを上記表面を貫いて延びる上記シャフトの部分に組
   付けることによ）上記リングの側面が上記凹部の側面に
   係合するような寸法を有し：そして 上記表面を貫いて延びるシャフトの部分にねじ込まれる
   ねじナツトを備え、このナツトの締めっけによシ、上記
   リングが上記表面を回転しないように上記シャフトに係
   止するために上記凹部に押し込まれるようになっている
   ことを特徴とする取付は構造０ ／ム上記凹部の側面がテーパになっておシ、上記リング
   の側面がまっすぐであシ、そして上記リングの材料が上
   記凹部の側面の材料よシも硬いことを特徴とする特許請
   求の範囲第１り項に記載の取付は構造体。