KR101127656B1 - 낮은 히스테리시스를 제공하도록 장력이 가해진 상태의 비교적 두꺼운 평면 다이어프램을 갖는 전기 용량식 압력계 - Google Patents

낮은 히스테리시스를 제공하도록 장력이 가해진 상태의 비교적 두꺼운 평면 다이어프램을 갖는 전기 용량식 압력계 Download PDF

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Abstract

전기 용량식 다이어프램 게이지(CDG)는 시임 또는 기타 융기된 주변부를 통해 본체 구조체에 장착되는 평면 다이어프램을 포함한다. 다이어프램과 시임은 그 다이어프램이 고온으로 유지된 동안에 본체 구조체에 용접된다. 다이어프램이 냉각 할 때의 수축은 다이어프램에 예비 장력을 가하여 히스테리시스 효과를 감소시킨다. 전극은 유리하게는 2개의 부분, 즉 우수한 접합 특성을 갖는 한 부분과, 본체 구조체 및 다이어프램에 상응하는 온도 특성을 갖는 다른 한 부분을 포함한다. 대안적인 CDG는 2개의 동일한 전극, 즉 다이어프램의 중앙에 근접하여 배치되는 제1 전극과, 다이어프램의 주변부에 근접하여 배치되는 제2 전극을 포함한다. 제2 전극은 온도 변화에 이해 야기된 다이어프램과 제1 전극 간의 전기 용량의 변화를 보상하는 데에 사용되는 제2의 전기 용량 신호를 제공한다.

Description

낮은 히스테리시스를 제공하도록 장력이 가해진 상태의 비교적 두꺼운 평면 다이어프램을 갖는 전기 용량식 압력계{CAPACITANCE MANOMETER HAVING A RELATIVELY THICK FLUSH DIAPHRAGM UNDER TENSION TO PROVIDE LOW HYSTERESIS}
본 발명은 압력에 노출되는 다이어프램과 고정된 전극 사이에 가변적인 전기 용량을 갖는 압력 트랜스듀서에 관한 것이다.
전기 용량식 다이어프램 게이지(capacitance diaphragm gauge : CDG)는 압력을 측정하는 데에 여러 해 동안 사용되어 왔다. CDG는 특히 배기 시스템(예를 들면, 반도체 제조 시스템)에서의 압력과 같이 매우 낮은 압력을 측정하는 데에 유용하다. CDG는 기준 압력에 대한 압력 입력의 측정치를 나타내는 전기적 출력을 생성한다.
기본적으로, 대표적인 CDG는 적절한 지지 구조체에 지지된 적어도 하나의 전극을 포함한다. 이 전극은 밀봉되고 배기된 공동 내의 가요성 다이어프램에 근접하여 배치된다. 다이어프램은 상기 장치 내에 배치되어 그 다이어프램의 일면(압력면)이 측정될 미지의 압력에 노출된다. 전극은 다이어프램의 반대측 면(전극면)에 근접해 있다. 압력면 상의 미지의 압력은 전극면 상의 기준 압력에 대해 상대적으로 측정된다. 기준 압력은 밀봉되고 배기된 공동 내에서 실질적으로 일정하 다. 다이어프램과 전극은 압력 변화에 의해 야기되는 다이어프램의 편향(deflection)에 응답하여 변화하는 전기 용량을 갖는 가변 커패시터의 두 개의 플레이트를 구성한다.
수많은 용례에서, CDG는 다이어프램의 압력면이 적절한 통로를 통해 미지의 압력에 노출된 상태로 압력 측정 장치의 적절한 하우징 내에 배치된다. 대안적으로, 다이어프램의 압력면은 미지의 압력에 직접 노출될 수도 있다. 예를 들면, CDG는 다이어프램의 압력면이 가스 유동 도관 내에 있도록 장착될 수 있는 데, 이 경우, 다이어프램과 CDG의 다른 부분은 가스의 흐름을 부분적으로 차단하거나 그 가스의 흐름 내에 난류를 생성하도록 가스의 흐름 내로 연장되지 않는 것이 바람직하다. CDG의 어떠한 부분도 압력면을 지나 연장하지 않는 경우, 압력면은 가스 유동 도관의 내벽과 거의 동일 평면으로 장착될 수 있다. 당업자라면 평면 다이어프램을 갖는 CDG(flush diaphragm CDG)는 보다 일반적인 장치를 형성하도록 하우징 내에 용접될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 한편, 평면 다이어프램을 갖지 않는 CDG는 일반적으로 다이어프램을 위한 외부 지지 구조체가 다이어프램의 압력면을 지나 연장하기 때문에, 평면 다이어프램 장치를 요구하는 용례에 사용하도록 전환될 수는 없다.
평면 다이어프램을 갖는 CDG는 당업계에 공지되어 있다. 예를 들면, 평면 다이어프램을 갖는 CDG의 한 형태에서는 적절한 재료의 솔리드 블록을, 다이어프램을 형성하도록 그 블록의 일단부에 얇은 재료의 층을 남기기 위해 기계 가공하여 제거하는 것이 있다. 몇몇 경우에, 그 재료는 특정 원하는 결과를 위해 혹은 그 재료의 특성 때문에 열처리될 수 있다.
평면 다이어프램을 갖는 CDG의 다른 공지의 형태는 주름형 다이어프램 CDG(corrugated diaphragm CDG)로 불리고 있다. 이러한 주름형 다이어프램 CDG는 가해진 압력에 응답하여 보다 큰 선형 편향을 생성하기 위한 여분의 재료가 존재하도록 그 표면 내에 형성된 웨이브를 갖고 있다. 이러한 형태의 다이어프램의 경우 통상 제위치에 용접되고 있다.
또 다른 형태의 평면 다이어프램을 갖는 CDG는 얇은 재료로 형성된 다이어프램을 갖고 있다. 그 얇은 재료는 몇몇 방식에 의해 고도로 장력이 가해진 상태로 되어 제위치에 용접된다.
완성된 압력 측정 장치에서의 히스테리시스 특성에 대한 많은 중요한 사항이 존재한다. 히스테리시스는 상이한 방향으로부터 주어진 압력에 접근할 때에 트랜스듀서의 출력 간의 차이를 지칭한다(즉, 미지의 압력으로서 높은 압력에서부터 주어진 압력에 접근하면 감소하고, 반대로 미지의 압력으로서 낮은 압력에서부터 주어진 압력에 접근하면 증가하다). 동일 출력 값이 이전의 압력에 무관하게 주어진 압력에 대해 생성되더라도, 히스테리시스 효과는 주어진 압력에 보다 높은 압력에서부터 접근하는 경우에는 출력 값이 너무 높게 하고, 주어진 압력에 보다 낮은 압력에서부터 접근하는 경우에는 출력 값이 너무 낮게 할 수 있다.
히스테리시스 오차의 최대 값은 통상 압력 변동폭(pressure excursion)의 중간점이다. 영의 압력에서부터 최대 규모의 압력으로의 변동폭은 최대 정상 변동폭이다. 비정상적 변동폭은 더 큰 오차를 야기한다. 히스테리시스 오차는 적어도 부분적으로는 압력 변동폭의 크기에 의존하기 때문에, 히스테리시스 오차는 통상 예상할 수 없고, 이에 따라 주요 고려 대상이 된다. 반대로, 선형성(linearity) 또는 온도 오차와 같은 다른 오차는 반복적이면서 예상 가능하기 때문에 더 정확하게 수정할 수 있다.
압력을 받게 되는 다이어프램은 압력 부하를 감당하여야 한다. 다이어프램의 양쪽 면에 가해진 압력의 차이는 다이어프램의 편향을 야기한다. 다이어프램의 전극면은 가변 커패시터의 하나의 플레이트로서 기능을 하고, 전극이 가변 커패시터의 다른 플레이트로서 기능을 한다. 추가적인 전극이 포함된 경우, 다이어프램의 전극면이 각 커패시터의 하나의 플레이트를 형성함으로써 복수의 커패시터가 형성된다. 다이어프램의 편향은 그 다이어프램을 전극에 근접하거나 그 전극으로부터 멀어지도록 이동시키고, 이에 의해 전기 용량을 변화시킨다. 이 전기 용량은 적절한 통상의 방식으로 결정되어, 다이어프램의 압력면에 가해진 압력에 상응하는 측정 가능한 양을 제공한다.
미지의 압력을 반복 가능하게 측정할 수 있도록 하기 위해, 다이어프램의 편향은 최소의 히스테리시스를 갖고 발생하여야 한다. 즉, 압력이 이전의 크기로 복원되는 경우, 다이어프램은 압력이 처음에는 증가하고 이어서 감소하였거나, 처음에는 감소하고 이어서 증가하였느냐에 관계없이 편향 이전의 상태로 복원되어야 한다.
히스테리시스의 감소는 장력이 가해진 상태로 부하를 감당함으로써 달성되었다. 압력 변화에 응답하여 장력의 크기가 작게 변화하면 히스테리시스가 줄어들 고, 이에 따라 보다 큰 측정 정밀도가 얻어진다는 것이 확인되었다. 고압 측정 장치에 있어서의 한 가지 문제점은 부하를 지탱하는 예비 장력을 가짐으로써 충분히 작게 편향을 유지하는 것이다.
다이어프램, 특히 저압 CDG의 다이어프램에 대해 예비 장력을 가하기 위해 많은 기법들이 사용되고 있지만, 고압의 다이어프램에 사용되는 기법은 매우 제한적인 것으로 드러났고, 장치가 작아짐에 따라 그러한 기법은 훨씬 더 제한적이 되었다. 다이어프램에 예비 장력을 가하기 위한 한 가지 기법으로는 다이어프램을 CDG 본체에 용접하기 전에 가열하여, 다이어프램이 냉각되었을 때에 그 다이어프램이 수축하여 장력을 생성하는 것이다. 이러한 기법에 의해 다이어프램에 예비 장력을 가하는 종래의 시도는 다이어프램을 가열된 테이블(platen)과 접촉 상태로 배치하는 것으로 구성되었다. 이러한 기법은 전체 고정구가 고온으로 되게 하여, 연속적인 유닛들이 처리됨에 따라 결과에서 상당한 불확실성을 초래한다. 그러한 기법은 또한 다이어프램과 테이블 사이에 양호한 열 접촉을 유지해야 한다는 점에서 문제점이 있는 데, 이는 또한 다이어프램 상에 얻어진 장력을 반복 재현할 수 없도록 한다.
통상의 CDG에서의 지지 구조체는 단일 부품으로서 형성되며, 다이어프램에 근접한 그 구조체의 일부가 다이어프램을 그 정지 위치 또는 영점 위치로 전극으로부터 떨어지게 간격을 유지하는 시임(shim)의 기능을 제공한다. 다이어프램과 전극 사이의 이격을 달성하기 위해 CDG 본체의 일부로서 시임을 형성하는 것은 매우 고가이고 반복할 수 없는 방식이다. 예를 들면, 시임의 얇은 립(lip)은 반복 가능한 초기의 0의 전기 용량을 생성하기 위해 필요한 공차를 제공하도록 매우 조심스럽게 가공되어야 한다. 그 시임은 다이어프램이 편향될 때에 상당한 압력을 받게 된다. 따라서, 시임은 매우 단단해야 한다. 단일 부품 구조로 요구되는 경도를 얻기 위해서는, 그 부분은 기계 가공 후에 열처리되어야 한다. 이러한 열처리는 그 부분에 비틀림을 유발하거나 정밀한 측정을 위해 요구되는 간격의 정밀도를 잃을 수도 있다.
본 발명에 따른 실시예들은 히스테리시스 특성이 낮은 평면 다이어프램을 구비하는 전기 용량식 다이어프램 게이지(CDG)를 제공한다. 이 CDG는 알맞은 방식으로 반복적으로 제조할 할 수 있는 간단한 구조를 갖는다.
본 발명에 따른 실시예들의 하나의 양태는 다이어프램 재료의 극한 강도의 대략 절반 크기의 매우 높은 예비 장력을 다이어프램에 생성하는 기법에 의해 평면 다이어프램이 본체에 장착되어 있는 전기 용량식 다이어프램 게이지(CDG)이다. 그러한 예비 장력은 허용 가능한 응력에 대해 다이어프램의 굽힘 응력을 최소화하는 최적의 작용점임을 알 수 있었다. 다이어프램에서의 굽힘 응력이 히스테리시스의 주된 원인이기 때문에, 그러한 기법에 의해 히스테리시스가 최소화된다.
특히, 본 명세서에 기재된 실시예에서는 다이어프램을 CDG 본체에 용접하기 전에 그 다이어프램에 열을 가한다. 용접이 완료된 후에, 다이어프램은 냉각되면서 수축됨에 따라 예비 장력이 가해진다.
바람직한 실시예에서, 다이어프램에는 높은 강도의 복사선이 조사될 수 있다. 예를 들면, 복사선은 레이저 또는 적절한 공급원에 의해 제공될 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 복사선은 다이어프램의 면을 비추도록 적절히 배치된 할로겐 램프에 의해 생성된다. 복사선 공급원은 용접 공정을 시작하기 수초 전에 켜져, 용접 과정 중에 켜진 상태로 유지된다. 복사선은 그 복사선의 흡수도를 증가시키기 위해 주변에 비해 다이어프램의 복사능을 증가시킴으로써 다이어프램을 선택적으로 가열하게 된다. CDG 본체의 주변 재료에 비해 다이어프램의 온도를 증가시킴으로써, 다이어프램은 용접 공정 전에 주변 재료에 비해 팽창한다. 이 다이어프램은 팽창되어 있는 동안에 용접되어, 용접이 완료된 후에 냉각될 때 다이어프램에 예비 장력이 가해지게 된다.
레이저, 할로겐 램프 또는 기타 복사선 공급원으로부터의 복사선의 강도는 예비 장력이 극한 응력의 대략 절반의 반복 가능한 응력을 생성하도록 반복 가능한 온도를 제공하기 위해 적절히 조절될 수 있다.
통상의 금속은 매우 낮은 복사능을 갖고 있고, 이에 따라 매우 낮은 흡수도를 갖고 있다. 입사되는 복사선의 거의 전부가 반사되고, 유지되는 소량만으로는 온도를 부적당한 양만큼 증가시킬 것이다. 게다가, 온도 상승은 반복 가능한 결과를 생성하지 않기 쉽다. 특히 바람직한 실시예에 있어서, 다이어프램 표면의 복사능은 그 표면을 탄소 또는 기타 적절한 물질로 피복함으로써 향상된다. 바람직하게는, 다이어프램의 표면은 용접 공정이 완료된 후에 다이어프램을 용이하게 세척할 수 있게 하는 방식으로 피복된다. 예를 들면, 카본 블랙(예를 들면, 그을음)이 복사능을 향상시키면서도 공정의 완료후에 용이하게 제거하기에 적합한 것으로 확인되었다. 하나의 특정 실시예에서, 카본 블랙은 다이어프램의 압력면을 (예를 들면, 라이터 등으로부터의) 부탄의 산화 화염에 노출시킴으로써 도포된다. 산화 화염은 압력면에 탄소의 얇은 층을 피복한다. 이 얇은 탄소 층은 복사선을 흡수하여, 다른 구성 요소는 비교적 저온으로 유지하면서도 다이어프램은 신속하게 가열되게 한다. 탄소 층은 문질러 세척할 필요 없이 물로 씻어 쉽게 제거할 수 있다.
본 명세서에 기재한 기법은 별도의 기계 가공되지 않은 얇은 다이어프램을 갖는 CDG를 제조하는 데에 사용된다. 이러한 다이어프램은, 단일 부품으로 다이어프램과 지지부를 기계 가공하고 이어서 기계 가공 후에 다이어프램의 비틀림을 발생시키지 않으면서 그 다이어프램을 열처리하려고 시도하는 매우 고가의 공정에 비해 최적의 특성으로 용이하게 열처리된다. 본 명세서에 기재된 방법은, 다이어프램을 비용면에서 효율적이고 최적의 방식으로 지지부에 설치할 수 있게 하며, 그 다이어프램의 편향 특성에 대해 현저한 성능을 제공한다. 특히, 그 다이어프램은 낮은 히스테리시스를 갖는다.
시임이 본체 구조의 일부로서 형성된 단일 부품의 본체 구조를 갖는 종래의 장치와는 달리, 본 발명에 따른 실시예는 별도로 열처리할 수 있는 별도의 시임을 포함한다. 다이어프램과 마찬가지로, 시임은 기계 가공할 필요가 없다. 그러므로, 시임은 어떠한 식으로든 비틀리거나 두께가 변화되는 일이 없다. 따라서, 최적의 성능은 반복 가능한 특성을 갖도록 제조하기에 용이한 저비용의 부품들에 의해 달성할 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 지지구조체(예를 들면, CDG의 본체)는 간단히 대량 생산 가능한 부품이다.
다이어프램을 가열하면서 용접하기 위해, 그 다이어프램과 시임은 가열된 다이어프램과 시임이 CDG 본체에 용접되는 동안에 유압식 아버 프레스(hydraulic arbor press)의 상부 가압 노즈와 하부 지지면 사이에 고정된다. 평면이 아닌 다이어프램 구성에 있어서, 외부 지지링 또한 동일 공정 중에 용접되어, CDG의 일부로서 남아 있게 된다. 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 평면 다이어프램을 얻기 위해, 그 다이어프램은 용접 공정 중에 재사용 가능한 지지 지그 상에 얹혀지게 된다. 이 지지 지그는 아버 프레스의 하부 지지면 상에 배치되고, 상부 가압 노즈가 CDG 본체의 후방 표면을 가압한다. 아버 프레스로부터의 압력은 용접 공정 중에 다이어프램을 CDG 본체에 고정시킨다. 지지 지그는 용접 공정 중에 녹지 않아 다이어프램에 부착되지 않는 고온 재료(예를 들면, 내화재)로 이루어진다. 예를 들면, 탄탈 또는 실리콘 카바이드와 같은 대표적인 내화재료가 지지 지그용 재료로 적합하다.
본 발명에 따른 대안적인 실시예는 종래에 공지된 단일 부품의 전극 구조와는 달리 온도 변화에도 안정된 전기 용량을 제공하는 2개 부품의 전극을 포함한다. 온도에 따른 전극의 팽창은 휴지 전기 용량(rest capacitance)을 증가시킨다. 휴지 전기 용량의 증가는 다이어프램과 전극 사이의 간격의 증대에 의해 상쇄될 수 있다. 증가된 간격은 단일 전극의 순수 팽창을 시임을 통한 지지 경로보다 작게 함으로써 제공될 수 있다. 이는 2개 부품의 전극을 사용하는 바람직한 실시예에서 달성될 수 있다. 고압 측정에 적합한 2개 부품의 전극은 티타늄 또는 티타늄 합금으로 이루어진 외측 부분을 포함한다. 티타늄 또는 티타늄 합금 재료는 고압 CDG 특유의 과도한 압력에 의한 큰 힘을 견디는 큰 강도의 접합 특성을 갖는다. 2개 부품의 전극의 내측 부분은 용접(또는 그 부품들을 마치 용접한 것처럼 접합하는 임의의 적절한 방식)에 의해 외측 부분에 접합된다. 예를 들면, 300계열 스테인레스강이 내측 부분으로서 사용하기에 적합한 것으로 확인되었다. 본 명세서에 기재된 실시예에 있어서, 내측 부분은 유리하게는 니켈로 이루어진다. 대안적으로, 티타늄 또는 티타늄 합금으로 이루어진 단일 부품의 전극에 의해 적절한 성능이 달성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 전극과 다이어프램 사이의 간격의 팽창을 보상하도록 다이어프램의 주변부에 근접하여 배치되어, 팽창 효과를 상쇄시키도록 처리될 수 있는 제2 전기 용량 측정 신호를 제공하는 제2 전극을 포함한다.
본 발명의 실시예의 전술한 특징 및 기타 다른 특징은 첨부 도면과 관련하여 아래에서 기술한다.
도 1a는 본 발명에 따른 전기 용량식 다이어프램 게이지(CDG)의 실시예의 평면 다이어프램의 압력면을 보여주는 정면 사시도이고,
도 1b는 차폐 전극 연결부, CDG 본체에 대한 전기적 연결을 형성하는 나사 형성 구멍, 핀칭된 배기 튜브(pinched-off evacuation tube)를 보여주는 도 1a의 배면 사시도이며,
도 2a는 도 1a의 선 2a-2a를 따라 취한 도 1a의 CDG의 단면도이고,
도 2b는 다이어프램과 CDG 본체 사이의 시임을 보다 상세하게 도시하는, 도 2a의 선 2b-2b를 따라 취한 도 1a의 CDG의 확대 단면도이며,
도 3은 전극, 전극 쉴드, 절연성 유리 예비 성형체 및 배기 튜브를 보여주는 도 1a 및 도 1b의 CDG의 분해 배면 사시도이고,
도 4는 다이어프램, 시임 및 전극 간의 관계를 보여주는 도 1a 및 도 1b의 CDG의 분해 정면도이며,
도 5는 용접 공정 중에 다이어프램을 가열하도록 복사선 공급원이 복사선을 가하고 있는 동안에 압력을 가하는 유압식 아버 프레스에서 재사용 가능한 지지링상에 다이어프램과 시임이 배치되어 있는 것을 보여주는 CDG 본체의 부분 단면도이고,
도 6은 온도에 의한 다이어프램과 중앙 전극 사이의 간격의 변화를 보상하기 위해 2개의 전극이 마련된, 본 발명에 따른 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3 및 도 4는 전기 용량식 다이어프램 게이지(CDG)(100)의 실시예를 도시한다. 도 1a에 도시한 바와 같이, CDG(100)는 전방 표면(112)(도 4 참조)과 후방 표면(114)(도 4 참조)을 갖는 본체 구조체(100)를 포함한다. 본 명세서에 도시된 실시예에서, 본체 구조체(110)는 거의 원통형이며, 전방 표면(112)과 후방 표면(114)은 원형 형상을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 전방 표면(112)의 면적은 후방 표면(114)의 면적보다 작으며, 전방 표면(112)에 근접하는 본체 구조체(110)의 원통형 전방부(116)는 후방 표면(114)에 근접하는 본체 구조체(110)의 원통형 후방부(118) 보다 작은 직경을 가져, 본체 구조체(110)가 전 방부(116) 주위에 립(119)을 형성하도록 전방부(116)에서 후방부(118)로의 단이 진 전이부를 갖고 있다. 립(119)은 특정 용례에서 CDG를 장착하는 데에 사용될 수 있다.
평면 다이어프램(120)은 본체 구조체(110)의 전방 표면(112)에 근접하게 장착되어, 원형 시임(122)에 의해 전방 표면(112)으로부터 간격을 두고 배치되어 있다(도 2a, 도 2b 및 도 4에 보다 명확하게 도시되어 있음). 다이어프램(120)은 대략 1인치(2.54㎝)의 직경과, 0.001인치(0.025㎜) 내지 0.015인치(0.38㎜) 범위에 이를 수 있는 두께를 갖는다. 바람직하게는 다이어프램(120)은 인코넬 750 또는 다른 적절한 재료로 이루어진다.
원형 시임(122)은 약 1인치(2.54㎝)의 외경과 약 0.98인치(2.49㎝)의 내경을 갖는 얇은 링으로서 형성된 인코넬 750으로 이루어진다. 바람직한 실시예에서, 시임(122)은 약 0.003인치(0.08㎜)의 두께를 갖는다. 따라서, 다이어프램(120)은 전방 표면(112)에서 약 0.003인치만큼 간격을 두고 배치된다. 바람직한 실시예에서, 시임(122)은 도면에 도시된 바와 같이 별개의 유닛이다. 시임(122)은 본체 구조체(110)의 평탄한 전방 표면(112)의 경계를 정하는 융기된 주변부를 형성한다. 대안적인 실시예에서, 시임(122)은 전방 표면(112)의 거의 평탄한 중앙부 주위에 융기된 주변부를 형성하도록 기계 가공 또는 임의의 적절한 기법에 의해 본체 구조체(110)의 일부로서 형성될 수도 있다. 그러한 융기된 주변부는 전술한 바와 같이 시임(122)의 두께에 상응하는, 전방 표면(112)의 중앙부에 수직으로 측정된 유효 두께를 갖는다.
도 2a 및 도 4에 보다 명확하게 도시한 바와 같이, 원통형 보어(124)가 전방 표면(112)에서부터 후방 표면(114)으로 본체 구조체(110)를 관통하여, 두 면에 대해 거의 중앙에 위치하고 있다. 전극 조립체(130)는 원통형 보어(124)를 통과해 연장한다. 전극 조립체(130)는 동심의 전극 쉴드(134)에 둘러싸인 원통형 전극(132)을 포함한다. 전극 조립체(130)는 원통형 보어(124)를 통과해 배치되어, 전극(132)의 전방 표면(136)과 전극 쉴드(134)의 전방 표면(138)이 도 2a 및 도 4에 도시한 바와 같이 본체 구조체(110)의 전방 표면(112)과 거의 동일 평면을 이룬다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 전극(132)은 전극(132)과 전극 쉴드(134) 사이에 배치된 제1의 동심의 절연체(140)에 의해 전극 쉴드(134)로부터 전기적으로 절연되어 있다. 마찬가지로, 전극 쉴드(134)는 전극 쉴드(134)와 원통형 보어(124)의 벽 사이에 배치된 제2의 동심의 절연체(142)에 의해 보어(124)의 벽으로부터 전기적으로 절연되고 나아가 본체 구조체(110)로부터 전기적으로 절연되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1의 동심의 절연체(140)는 유리하게는 제1의 복수의 링형 유리 예비 성형체(140a, 140b)를 전극(132)의 일부 둘레에 배치하고, 이 제1의 복수의 유리 예비 성형체(140a, 140b) 위에 전극 쉴드(134)를 배치함으로서 형성된다. 제2의 동심의 절연체(142)는 유리하게는 제2의 복수의 유리 예비 성형체(142a, 142b, 142c, 142d)를 전극 쉴드(134) 둘레에 배치하고, 이어서 이 전극 쉴드(134)를 원통형 보어(124) 내에 배치함으로써 형성된다. 유리 예비 성형체(140a, 140b)는 전극 쉴드(134) 내에서 전극(132)이 거의 중앙에 위치하도록 하는 크기를 가지며, 유리 예비 성형체(142a, 142b, 142c, 142d)는 원통형 보어(124) 내 에서 전극 쉴드(134)가 거의 중앙에 위치하도록 하는 크기를 갖는다.
구성 요소들은 정렬용 고정구(도시 생략) 내에 전술한 바와 같이 배치된다. 전극(132)의 전방 표면(136)은 유리하게는 핀(도시 생략)과 결합될 수 있는 작은 개구(144)를 갖고 있다. 마찬가지로, 정렬용 고정구에는 구멍(도시 생략)이 전극(132)의 후방 표면(148)으로부터 연장하는 접촉 핀(146)과 결합될 수 있다. 개구(144)와 핀(146)은 유리 예비 성형체(140a, 140b, 142a, 142b, 142c, 142d)가 충분히 가열되어 전극(132)과 전극 쉴드(134) 사이에서 유동하고, 이어서 충분히 냉각될 때까지 전극(132)을 전극 쉴드(134) 내에서 거의 동심의 위치로 유지한다. 특정의 바람직한 실시예에서, 유리 예비 성형체(140a, 140b, 142a, 142b, 142c, 142d)는 유리하게는 구성 요소들 주위에서 유동하여 영구적인 절연성 접합을 형성하도록 약 700℃에서 충분하게 연화되는 보로실리케이트 유리로 이루어진다.
본체 구조체(110)가 냉각된 후에, 본체 구조체(110)의 전방 표면(112)은 이 전방 표면(112)과 전극(132)의 전방 표면(136)이 동일 평면으로 되도록 래핑 또는 기타 적절한 방법에 의해 평활화된다.
바람직한 실시예에서, 전극(132)은 전방부(132a)와 후방부(132b)를 포함한다. 후방부(132b)는 유리하게는 온도에 대한 팽창 계수가 낮은 티타늄으로 이루어진다. 따라서, 온도가 유리 예비 성형체가 유동하도록 상승하고 이어서 영구적인 접합을 형성하도록 감소할 때에, 후방부(132b)의 직경이 충분히 일정하게 유지되어, 후방부(132b) 주위에 형성된 유리 접합이 유리가 경화된 상태 그대로 유지된다.
바람직한 실시예에서, 다이어프램(120), 시임(122) 및 본체 구조체(110)는 인코넬 750 또는 기타 적절한 재료로 이루어진다. 전극(132)의 전방부(132a)는 유리하게는 니켈로 이루어진다. 전방부(132a)는 본체 구조체(110), 다이어프램(120) 및 시임(122)과 유사한 온도에 따른 팽창 계수를 갖는다. 따라서, 전방부(132a)는 다른 구성 요소에 실질적으로 비례하여 팽창 및 수축하고, 이에 의해 다이어프램(120)에 대해 비교적 일정한 간격을 유지한다. 전극 쉴드(134)는 또한 유사한 팽창 계수를 갖도록 니켈로 이루어지는 것이 유리하다.
도 5에는 다이어프램(120)과 시임(122)을 본체 구조체(110)에 장착하기 위한 시스템이 도시되어 있다. 전극(132)과 전극 쉴드(134)가 전술한 바와 같이 서로에 접합되고 또 본체 구조체(110)에 접합된 후에, 다이어프램(120)에 예비 장력을 가하는 방식으로 시임(122)과 다이어프램(120)이 본체 구조체의 전방 표면(112)에 용접된다. 특히, 시임(122)은 이 시임(122)의 외주가 전방 표면(112)의 외주와 거의 일치하도록 전방 표면(112)에 배치된다. 원형의 다이어프램(120)이 이어서 시임(122) 상에 배치된다. 재사용 가능한 링 형상의 툴링 지그(tooling jig)(지지 지그)(170)가 다이어프램(120) 위에 배치된다.
본체 구조체(110), 시임(122) 및 다이어프램(120) 및 툴링 지그(170)는 도 5에 일부를 부분 단면으로 도시한 유압식 아버 프레스(172)에 배치된다. 툴링 지그(170)는 아버 프레스(172)의 원통형 하부 지지면(174) 상에 놓이게 되고, 다이어프램(120), 시임(122) 및 본체 구조체(110)는 툴링 지그(170) 상에 놓이게 된다. 본체 구조체(110)의 후방 표면(114)에는 아버 프레스(172)의 원통형 상부 가압 노즈 (176)가 배치된다. 유압 실린더(도시 생략) 또는 기타 통상의 장비에 의해 아버 프레스(172)의 가압 노즈(176)에 변하는 힘이 가해져, 전방 표면(112)의 주변부와 툴링 지그(170) 사이의 다이어프램(120)과 시임(122)을 압착한다.
또한 도 5에 도시한 바와 같이, 복사 에너지 공급원(180)이 다이어프램(120) 아래에 배치되어 있다. 예를 들면, 유리하게는 할로겐 램프(180)가 도시된 실시예에서 복사 에너지를 제공한다. 복사 에너지는 다이어프램(120)을 향해 보내져, 그 다이어프램을 가열하여 팽창시킨다.
다이어프램(120)이 대체로 높은 반사율을 갖는 인코넬로 이루어지기 때문에, 램프(180)로부터 다이어프램(120)에 입사되는 복사 에너지의 상당 부분은 통상 반사될 것이다. 복사 에너지의 흡수를 향상시키기 위해, 다이어프램(120)은 높은 복사능을 갖는 재료가 복사 에너지를 쉽게 흡수할 수 있다는 점에서 고복사능을 갖는 재료로 피복된다. 한편, 수많은 고복사능의 피복물은 표면에서 제거하기가 어렵다. 다이어프램(120)의 노출된 표면에 남아 있는 임의의 오염 물질은 다이어프램의 성능에 영향을 끼칠 것이다. 바람직한 실시예에서, 다이어프램(120)의 노출된 표면은 램프 블랙(lamp black)(예를 들면, 그을음)(182)으로 피복된다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 램프 블랙(182)은 노출된 표면에 근접하게 부탄 화염(도시 생략)을 배치함으로써 다이어프램(120)에 형성된다. 후술하는 바와 같이 시임(122)과 다이어프램(120)을 본체 구조체(110)에 영구적으로 고정한 후에, 다이어프램(120)을 손상시킬 수 있는 연마제를 사용한다거나 힘을 가한다거나 하지 않고도 물 또는 중성 세제를 사용하여서도 램프 블랙(182)이 다이어프램(120)에서 쉽게 제 거된다.
먼저, 본체 구조체(110), 시임(122) 및 다이어프램(120)의 상대 위치를 유지시키기 위해 본체 구조체(110)의 후방 표면(114)에 충분한 압력을 가하는 동시에, 램프 블랙(182)에 의해 흡수된 복사 에너지에 의해 다이어프램(120)을 가열하여 그 다이어프램(120)이 팽창하게 한다. 이어서 최고의 압력을 조립된 구성 요소들에 가하여, 다이어프램(120)을 팽창된 상태로 구속한다.
다이어프램(120)과 시임(122)을 본체 구조체(110)의 전방 표면(112)에 융접하도록 용접 헤드(190)를 작동시킨다. 이 용접 헤드(190)는 다이어프램의 둘레 주위를 선회하여, 통상의 방식(예를 들면, 전기 아크 용접, 레이저 용접, 전자빔 용접 또는 기타 적절한 접합 방법)으로 다이어프램(120)의 전체 둘레를 따라 연속적인 용접부를 형성한다. 다이어프램(120)과 시임(122)은 본체 구조체(110)에 고정되어, 다이어프램의 내면과 본체 구조체(110)의 전방 표면(112) 사이에 밀봉된 공동을 형성한다.
툴링 지그(170)는 본체 구조체(110), 시임(122) 및 다이어프램(120)에 사용되는 인코넬 750보다 훨씬 높은 용융 온도를 갖는 내화재 또는 기타 적절한 재료(예를 들면, 탄탈 또는 실리콘 카바이드)로 이루어진다. 따라서, 툴링 지그(170)는 용접 공정에 영향을 받지 않아, 다른 구성 요소와 접합되지 않는다. 용접된 구성 요소들은 툴링 지그(170)에서 쉽게 제거할 수 있고, 동일한 툴링 지그(170)를 수회 반복하여 사용할 수 있다.
램프(180)가 꺼지게 되면, 다이어프램(120)이 점진적으로 냉각 수축된다. 그러나, 복사 에너지에 의해 충분한 정도로 가열되지 않은 본체 구조체(110)에 다이어프램(120)의 외주가 확실하게 고정되어 있기 때문에, 다이어프램(120)의 표면은 냉각됨에 따라 효과적으로 신장되어 예비 장력이 가해지게 된다.
전술한 조립 방법에 의해 유발된 예비 장력으로 인해, 다이어프램(120)은 매우 낮은 히스테리시스를 갖는다. 압력 감지 용례에 사용되는 경우, 다이어프램(120)의 예비 장력은 다이어프램이 압력 변화에 의해 편향된 후에도 초기의 편향되지 않은 위치로 복원되게 한다.
도 1b 및 도 3에 도시한 바와 같이, 작은 관통 보어(150)가 전방 표면(112)에서 후방 표면(114)으로 연장한다. CDG(100)의 조립 중에, 배기 튜브(152)가 보어(150) 내에 장착된다. CDG(100)를 완전히 조립한 후에는 배기 튜브(152)에 매우 낮은 압력이 가해져, 전방 표면(112)과 다이어프램(120) 사이에 형성된 공동 내의 임의의 잔류 가스를 제거한다. 배기 튜브(150)는 그 후에 냉간 용접(cold weld)을 형성하도록 핀칭(pinching)되고, 배기 튜브(152)의 여분의 부분은 도 1b에 도시한 바와 같이 제거되어 스터브를 형성한다.
후방 표면(114)은 또한 본체 구조체(110) 안으로 선택된 깊이 만큼 연장하지만 전방 표면(112)까지는 연장하지 않는 나사 형성 보어(160)를 갖고 있다. CDG(100)이 압력 감지 용례에 설치될 때에, 전기적 연결부(도시 생략)가 나사(도시 생략)에 의해 나사 형성 보어(160)에 결합함으로써 본체 구조체(110)에 부착되어, 본체 구조체(110)와 시임(122)을 통해 다이어프램(120)에 이르는 전기 회로를 완성한다. 따라서, 제1 전기적 연결부는 다이어프램(120)과 전극(132)의 전방 표면 (136)에 의해 형성되는 가변 커패시터의 하나의 플레이트에 형성된다. 제2 전기적 연결부는 동축 커넥터(도시 생략)의 중앙 접점과 핀(146)의 결합에 의해 전극(132)에 형성된다. 동축 커넥터의 차폐 접점은 전극 쉴드(134)에 결합된다.
도 2a의 단면은 관통 보어(150), 배기 튜브(152) 및 나사 형성 보어(160)가 나타나지 않도록 선택된 것임을 유념해야 한다.
몇몇 실시예에서, 추가의 관통 보어(도시 생략)가 배기 공정 후에 남아 있는 임의의 잔류 가스를 화학적으로 제거하도록 통상의 게터 캔(getter can)(도시 생략)을 설치할 수 있도록 하기 위해 마련될 수 있다.
CDG(100)의 구조 및 다이어프램(120)에 예비 장력을 가하는 방법은 CDG를 보다 폭넓은 압력 감지 능력을 갖도록 제조할 수 있게 한다. 예를 들면, 약 1인치(2.54㎝)의 직경과 약 0.001인치(0.025㎜)의 두께를 갖는 다이어프램(120)은 0.0001 Torr 내지 1 Torr에 이르는 범위에서부터 0.001 Torr 내지 10 Torr에 이르는 범위까지의 압력을 측정하도록 제조될 수 있다. 유사한 두께를 가지며, 약 2인치(5.08㎝)의 직경을 갖는 다이어프램(120)은 0.00001 Torr 내지 0.1 Torr에 이르는 범위에서부터 0.001 Torr 내지 10 Torr에 이르는 범위까지의 압력을 측정하도록 제조될 수 있다.
CDG(100)의 구조 및 다이어프램(120)에 예비 장력을 가하는 방법은 직경에 대해 비례적으로 두꺼워지는 많은 다이어프램을 사용하여 보다 큰 범위의 압력을 측정하기 위한 CDG를 제조하는 데에 특히 유용하다.
또한, 낮은 히스테리시스를 갖게 예비 장력이 가해진 평면 다이어프램을 구비하며, 보다 큰 압력 범위를 측정하기에 충분한 두께를 갖는 CDG는 이상적인 비용으로는 이용할 수 없었다. 본 명세서에 기재된 실시예의 구조 및 방법은 저렴하면서도 여러 용례에 사용하도록 제조될 수 있는 매우 정확한 평면 다이어프램을 제공한다. 예를 들면, 약 0.75인치(1.9㎝)의 직경과, 약 0.001인치(0.025㎜)의 두께를 갖는 다이어프램(120)은 0.01 Torr 내지 100 Torr에 이르는 범위의 압력을 측정하도록 제조될 수 있다. 약 0.75인치(1.9㎝)의 직경과, 약 0.003인치(0.076㎜)의 두께를 갖는 다이어프램(120)은 0.1 Torr 내지 1,000 Torr에 이르는 범위의 압력을 측정하도록 제조될 수 있다. 약 0.75인치(1.9㎝)의 직경과, 약 0.01인치(0.254㎜)의 두께를 갖는 다이어프램(120)은 1 Torr 내지 10,000 Torr에 이르는 범위의 압력을 측정하도록 제조될 수 있다.
도 6은 온도 변화에 따른 다이어프램과 중앙 전극 사이의 간격의 변화를 보상하기 위해 2개의 전극이 마련된, 본 발명에 따른 대안적인 실시예의 CDG(200)의 단면도이다. 도 6의 실시예는 특히 큰 직경(예를 들면, 2인치 정도의 직경)의 다이어프램을 갖는 CDG의 성능 향상에 유리하다. CDG(200)의 구조는 전술한 CDG(100)의 구조와 유사하며, 아래에서 구체적으로 설명하지 않는 동일 구성 요소에 대해서는 도 6에 도면 부호를 표기하지 않는다.
CDG(200)는 인코넬 750으로 이루어진 본체 구조체(210)를 포함한다. 본체 구조체(210)는 CDG(100)의 본체 구조체(110)에 대해 전술한 바와 같이 거의 원형이다. 본체 구조체(210)는 약 2인치(5.08㎝)의 직경을 갖는다. 본체 구조체(210)는 전방 표면(212)과 후방 표면(214)을 구비한다.
다이어프램(220)은 전방 표면(212)에 근접하게 배치되어, 원형 시임(222)에 의해 전방 표면(212)으로부터 간격을 두고 배치되어 있다. 다이어프램(220) 및 시임(222)은 전술한 바와 같이 구성되지만, 직경이 본체 구조체(210)의 직경에 상응하도록 크게[예를 들면, 2인치(5.08㎝)] 되어 있다.
제1 보어(224a)가 전방 표면(212)의 중앙에서부터 후방 표면(214)의 중앙으로 본체 구조체(210)를 관통하고 있다. 제2 보어(224b)는 제1 보어(224a)에 대해 평행하게 본체 구조체(210)를 관통한다. 제2 보어(224b)는 전방 표면(212)의 주변부 근처에 위치한다.
제1 전극 조립체(230a)가 제1 보어(224a) 내에 배치되며, 제2 전극 조립체(230b)가 제2 보어(224b) 내에 배치된다. 각 전극 조립체(230a, 230b)는 유리하게는 전극 조립체(130)에 대해 전술한 바와 같이 구성된다. 특히, 제1 전극 조립체(230a)는 제1 전극 전방 표면(236a)을 갖는 제1 전극(232a)을 구비하며, 제2 전극 조립체(230b)는 제2 전극 전방 표면(236b)을 갖는 제2 전극(232b)을 구비한다.
본체 구조체(210)는 유리하게는 배기 튜브를 수용하는 관통 보어와 전기적 연결부를 수용하는 나사 형성 보어를 포함한다. 이를 구성 요소는 도 6에 도시하지는 않았지만, 도 3에 도시한 동일한 구성 요소에 대응한다.
CDG(200)는 CDG(100)과 관련하여 전술한 바와 같이 조립되어, 다이어프램(220)이 본체 구조체(210)의 전방 표면(212)에 가로질러 예비 장력이 가해진 상태로 되며, 다이어프램(220)의 내면과 전방 표면(212) 사이의 공동은 배기되고 밀봉된다.
CDG(200)에 제2 전극 조립체(230b)를 구비하는 것은 특히 보다 큰 직경의 다이어프램이 사용되는 경우에 유리하다. CDG(200) 주위의 온도가 상승함에 따라, 시임(222)은 다이어프램(220)을 전방 표면(212)으로부터 멀어져 제1 전극(232a)의 전방 표면(236a)에 근접하게 이동시키도록 팽창하는 경향이 있다. 따라서, 제1 전극(232a)과 다이어프램(220) 사이의 전기 용량은 온도에 의해 변화할 것이다. 온도에 의해 초래된 전기 용량의 변화를 압력에 의해 초래된 전기 용량의 변화와 쉽게 구별할 수 없기 때문에, 측정된 전기 용량이 압력을 정확히 나타내지는 않을 수 있다.
제2 전극 조립체(232b)가 다이어프램(220)이 시임(222)을 통해 전방 표면(212)에 고정되는 다이어프램(220)의 주변부 근처에 위치하기 때문에, 다이어프램(220)의 부분과 제2 전극(232b)의 전방 표면(236b) 사이의 간격은 압력 변화에 의해 매우 조금 변화한다. 그러나, 온도 변화에 의해서는 다이어프램(220)과 제2 전극(232b)의 전방 표면(236b) 사이의 간격이 다이어프램(220)과 제1 전극(232a)의 전방 표면(236a) 사이의 간격과 거의 동일하게 변화한다. 따라서, 온도 변화에 의해 초래되는 전기 용량의 변화는 두 전극 모두에서 거의 동일하다. 그러므로, 다이어프램(220)과 제1 전극(232a) 사이에서 취해진 전기 용량 측정과 다이어프램(220)과 제2 전극(232b) 사이에서 취해진 전기 용량 측정이 압력을 결정할 때에 온도 효과를 보상하는 데에 사용된다.
본 발명은 본 명세서에 기재된 본질적인 특징으로부터 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 실시될 수 있다. 전술한 실시예들은 모든 면에서 단지 예시적인 것으 로 고려되어야지 어떤 식으로든 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 이하의 청구의 범위에 의해 제시된다. 청구 범위의 등가물의 범위 및 의미에 포함되는 임의 또는 모든 변경은 그러한 범위에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (12)

  1. 전방 표면과 후방 표면을 갖는 본체 구조체와,
    상기 전방 표면에서부터 후방 표면까지 연장하는 보어를 관통하여 배치되고, 상기 전방 표면과 동일 평면으로 되는 전면을 구비하는 전극을 포함하는 적어도 하나의 전극 조립체와,
    상기 본체 구조체의 전방 표면에 배치되고 두께를 갖는 링 형상의 시임(shim)과,
    제1 표면과 제2 표면을 구비하는 다이어프램으로서, 상기 제1 표면은 상기 시임 상에 배치되어, 상기 본체 구조체의 전방 표면으로부터 상기 시임의 두께만큼 떨어져 간격을 두고 배치되고, 상기 제1 표면은 장력이 가해진 상태로 시임에 고정되며, 상기 제2 표면은 미지의 압력에 노출되는 것인 다이어프램
    을 포함하고,
    상기 전극은 상기 전면을 구비하는 전방부와 상기 전방부의 전면에 대향하는 후방부를 포함하고, 상기 후방부와 상기 본체 구조체 사이에는 절연체가 형성되며, 상기 전방부와 상기 본체 구조체 사이에는 간극이 형성되는 것인 전기 용량식 다이어프램 압력계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전방부는 상기 시임의 열팽창 계수와 유사한 제1 열팽창 계수를 갖도록 선택된 재료로 이루어지고, 상기 후방부는 상기 제1 열팽창 계수보다 낮은 제2 열팽창 계수를 갖도록 선택된 재료로 이루어지는 것인 전기 용량식 다이어프램 압력계.
  3. 전기 용량식 다이어프램 압력계를 제조하는 방법으로서,
    전극 조립체를 본체 구조체의 전방 표면에서부터 후방 표면까지 연장하는 보어를 통해 장착하는 단계와,
    외경과 두께를 갖는 링 형상의 시임을 상기 본체 구조체의 전방 표면에 배치하는 단계와,
    제1 표면과 제2 표면을 구비하는 다이어프램을, 제1 표면이 상기 시임에 접촉하여 상기 본체 구조체의 전방 표면으로부터 상기 시임의 두께만큼 떨어져 간격을 두고 배치되도록 상기 시임 상에 배치하는 단계와,
    상기 다이어프램이 팽창하도록 다이어프램을 가열하는 단계와,
    상기 다이어프램이 팽창되어 있는 동안에 상기 다이어프램의 제1 표면의 주변부를 상기 시임에 용접하고, 이 시임을 상기 본체 구조체의 전방 표면에 용접하여, 상기 다이어프램의 제1 표면의 주변부를 상기 시임의 외경에 상응하는 크기로 구속하는 단계와,
    상기 다이어프램이 수축하여, 상기 시임에 의해 상기 다이어프램의 제1 표면의 주변부에 가해진 구속에 의해 예비 장력이 가해진 상태로 되도록 상기 다이어프램을 냉각시키는 단계
    를 포함하는 전기 용량식 다이어프램 압력계의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 다이어프램을, 다이어프램의 제2 표면에 제거 가능한 피복물을 도포하고, 이 피복물에 복사 에너지를 가함으로써 가열하는 것인 전기 용량식 다이어프램 압력계의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 프레스의 압력에 의해 상기 다이어프램을 상기 시임과 접촉하도록 압박하고, 상기 시임을 상기 본체 구조체의 전방 표면에 대해 접촉하도록 압박하는 것인 전기 용량식 다이어프램 압력계의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 다이어프램은 상기 프레스에서 재사용 가능한 툴링 지그(tooling jig)에 의해 지지되며, 이 툴링 지그는 다이어프램, 시임 및 본체 구조체가 용접될 때에 툴링 지그가 다이어프램에 용접되지는 않도록 다이어프램, 시임 및 본체 구조체의 용융 온도보다 높은 용융 온도를 갖는 것인 전기 용량식 다이어프램 압력계의 제조 방법.
  7. 전방 표면과 후방 표면을 구비하는 본체 구조체로서, 상기 전방 표면은 평탄한 중앙부를 구비하는 한편, 이 평탄한 중앙부에 대해 수직 방향의 두께를 갖는 융기된 주변부에 의해 경계 지워지는 것인 본체 구조체와,
    상기 전방 표면에서부터 후방 표면까지 연장하는 보어를 관통하여 배치되고, 상기 전방 표면과 동일 평면으로 되는 전면을 구비하는 전극을 포함하는 적어도 하나의 전극 조립체와,
    제1 표면과 제2 표면을 구비하는 다이어프램으로서, 상기 제1 표면은 상기 융기된 주변부상에 배치되어, 상기 본체 구조체의 전방 표면으로부터 상기 융기된 주변부의 두께만큼 떨어져 간격을 두고 배치되고, 상기 제1 표면은 장력이 가해진 상태로 상기 융기된 주변부에 고정되며, 상기 제2 표면은 미지의 압력에 노출되는 것인 다이어프램
    을 포함하고,
    상기 전극은 상기 전면을 구비하는 전방부와 상기 전방부의 전면에 대향하는 후방부를 포함하고, 상기 후방부와 상기 본체 구조체 사이에는 절연체가 형성되며, 상기 전방부와 상기 본체 구조체 사이에는 간극이 형성되는 것인 전기 용량식 다이어프램 압력계.
  8. 제7항에 있어서, 상기 융기된 주변부는 링 형상의 시임을 포함하며, 상기 융기된 주변부는 이 융기된 주변부에 상기 다이어프램이 고정될 때에 상기 본체 구조체의 전방 표면에 고정되는 것인 전기 용량식 다이어프램 압력계.
  9. 전기 용량식 다이어프램 압력계를 제조하는 방법으로서,
    전방 표면이 평탄한 중앙부를 가지면서 이 평탄한 중앙부에 대해 수직 방향의 두께와 외경을 갖는 융기된 주변부에 의해 경계 지워지는 본체 구조체에서 상기 전방 표면에서부터 본체 구조체의 후방 표면까지 연장하는 보어를 통해 전극 조립체를 장착하는 단계와,
    제1 표면과 제2 표면을 구비하는 다이어프램을, 제1 표면이 상기 융기된 주변부에 접촉하여 상기 본체 구조체의 전방 표면으로부터 상기 융기된 주변부의 두께만큼 떨어져 간격을 두고 배치되도록 상기 융기된 주변부 상에 배치하는 단계와,
    상기 다이어프램이 팽창하도록 그 다이어프램을 가열하는 단계와,
    상기 다이어프램이 팽창되어 있는 동안에 상기 다이어프램의 제1 표면의 주변부를 상기 융기된 주변부에 용접하여, 상기 다이어프램의 제1 표면의 주변부를 상기 융기된 주변부의 외경에 상응하는 크기로 구속하는 단계와,
    상기 다이어프램이 수축하여, 상기 융기된 주변부에 의해 상기 다이어프램의 제1 표면의 주변부에 가해진 구속에 의해 예비 장력이 가해진 상태로 되도록 상기 다이어프램을 냉각시키는 단계
    를 포함하는 전기 용량식 다이어프램 압력계의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 융기된 주변부는 링 형상의 시임을 포함하며, 상기 융기된 주변부를 이 융기된 주변부에 상기 다이어프램을 용접하는 동안에 상기 본체 구조체의 전방 표면에 용접하는 단계를 더 포함하는 것인 전기 용량식 다이어프램 압력계의 제조 방법.
  11. 전방 표면과 후방 표면을 구비하는 본체 구조체로서, 상기 전방 표면은 평탄한 중앙부를 구비하는 한편, 이 평탄한 중앙부에 대해 수직 방향의 두께를 갖는 융기된 주변부에 의해 경계 지워지는 것인 본체 구조체와,
    상기 전방 표면에서부터 후방 표면까지 연장하는 제1 보어를 관통하여 배치되는 제1 전극 조립체로서, 이 제1 전극 조립체는 상기 전방 표면과 동일 평면으로 되는 전면을 갖는 원통체를 구비한 전방부와 상기 전방부의 전면에 대향하는 후방부를 갖는 제1 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 전방 표면의 중앙에 위치하며, 상기 제1 전극의 전면은 소정 크기와 형상을 갖는 것인 제1 전극 조립체와,
    상기 전방 표면에서부터 후방 표면까지 연장하는 제2 보어를 관통하여 배치되는 제2 전극 조립체로서, 이 제2 전극 조립체는 상기 전방 표면과 동일 평면으로 되는 전면을 갖는 원통체를 구비한 전방부와 상기 전방부의 전면에 대향하는 후방부를 갖는 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 전방 표면의 주변부에 근접하게 위치하며, 상기 제2 전극의 전면은 상기 제1 전극의 전면의 크기 및 형상과 동일한 크기와 형상을 갖는 것인 제2 전극 조립체와,
    제1 표면과 제2 표면을 구비하는 다이어프램으로서, 상기 제1 표면은 상기 융기된 주변부상에 배치되어, 상기 본체 구조체의 전방 표면으로부터 상기 융기된 주변부의 두께만큼 떨어져 간격을 두고 배치되고, 상기 제1 표면은 장력이 가해진 상태로 상기 융기된 주변부에 고정되며, 상기 제2 표면은 미지의 압력에 노출되는 것인 다이어프램
    을 포함하는 전기 용량식 다이어프램 압력계.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 각각의 전방부는 상기 융기된 주변부의 열팽창 계수와 유사한 제1 열팽창 계수를 갖도록 선택된 재료로 이루어지고, 상기 제1 전극 및 제2 전극 각각의 후방부는 상기 제1 열팽창 계수보다 낮은 제2 열팽창 계수를 갖도록 선택된 재료로 이루어지는 것인 전기 용량식 다이어프램 압력계.
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