KR20060086329A

KR20060086329A - 밀폐형 압력 감지 장치

Info

Publication number: KR20060086329A
Application number: KR1020060008563A
Authority: KR
Inventors: 앨런 쥐 아모어; 에릭 제이 기어슨; 제임스 아이 오길비에; 스티븐 피 그린; 데이빗 제이 필드; 앤드류 에프 윌너; 밴비자 아타셋
Original assignee: 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2006-07-31
Also published as: CN1831504A; US7197937B2; JP2006208383A; US20060162461A1; CN100434889C

Abstract

압력 감지 장치(10, 40)는 육각 포트 하우징(16) 내에 형성된 챔버에 수용되는 세라믹 용량성 감지 요소(12)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 상기 육각 포트 하우징은 환상의 플랫폼 쇼울더(16e)에 의해 에워싸인 바닥벽 내에 형성된 리세스형 챔버(16d)와 연통하는 유체 통로(16c)를 구비한다. 얇은 가요성 금속 다이어프램(18)은 플랫폼 쇼울더를 따라 바닥벽에 기밀하게 부착되어 있다. 폴리우레탄과 같이 감지 요소(12)의 열팽창 계수 및 탄성률과 잘 어울리는 열팽창 계수 및 탄성률을 지닌 경화성 접착 수지가 감지 요소(12)와 금속 다이어프램(18) 사이에 주입되고, 경화될 때 양자 부재에 접합된 층을 형성하여 센서가 유체의 정압뿐만 아니라 부압을 효과적으로 모니터링 할 수 있게 해준다. 일 실시예에 있어서는 측방향으로 층(20)을 형성하기 위해 링이 사용되고, 제2 실시예에 있어서는 압력 감지 요소(12)를 수용하는 실드 슬리브(42)와 절연체 슬리브(44)가 각각 내측으로 연장되는 립(44b, 42b)이 마련된 일단부를 구비하여 측방향으로 층(20)을 형성한다.

Description

밀폐형 압력 감지 장치{HERMETIC PRESSURE SENSING DEVICE}

도 1은 본 발명의 제1 바람직한 실시예에 따라 밀폐형으로 밀봉된 압력 감지 장치를 도시한 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 간략한 분해 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 링 부재를 확대 도시한 사시도.

도 4는 도 2에 도시된 커넥터 부재를 확대 도시한 사시도.

도 5는 본 발명의 제2 바람직한 실시예에 따른 센서의 분해 사시도.

도 6은 조립된 상태에서 그 종축을 따라 절취하여 도시한 도 5의 센서의 단면도.

도 6a는 커패시터 감지 요소 상에 장착된 전자 기기의 접촉 탭 상에 크림핑된 도 7의 실드의 일부를 절개하여 도시한, 도 6의 부분 확대도.

도 7은 도 5의 센서에 사용된 EMC 실드의 사시도.

도 8은 도 5의 센서에 사용된 절연체의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 40 : 감지 장치

12 : 압력 감지 요소

12a : 세라믹 베이스

12b : 다이어프램

14 : 컨디셔닝 전자 기기

16 : 육각 포트 하우징

16d : 리세스형 챔버

16c : 유체 통로

16e : 플랫폼 쇼울더

18 : 다이어프램

20 : 중간 층

21 : 링 부재

24 : 커넥터

24b : 안내 탭 부재

26 : 변환기 단자

42 : EMC 실드

44 : 절연체 슬리브

42 : 실드 슬리브

본 발명은 일반적으로 상태 응답형 센서(condition responsive sensor)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하면 유체 압력 응답형 용량성 변환기(fluid pressure responsive capacitive transducer)에 관한 것이다.

본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제4,875,135호에 개시되고 그 내용이 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된 공지의 압력 센서는 세라믹 베이스에 대해 밀접하게 간격을 두고 밀봉되는 동시에 중첩하여 장착된 얇은 세라믹 다이어프램을 구비하는 용량성 압력 변환기를 포함한다. 금속 코팅은 커패시터를 형성하도록 서로에 대해 예정된 밀접하게 간격을 두고 배치되는 커패시터 플레이트 역할을 하는 다이어프램과 베이스의 각각의 대향하는 표면에 도포되어 있다. 상기 커패시터 플레이트에 접속된 변환기 단자는 변환기 베이스의 반대쪽 표면에 배치되어 있고, 변환기 단자에 접속된 신호 컨디셔닝 전자 회로(signal conditioning electronic circuit)는 변환기 상에 장착되어 있다. 전기 절연 물질로 이루어진 커넥터 본체는 전기 회로 위로 끼워지고, 변환기가 수용될 캐비티를 지닌 금속 하우징에 고정된다. 상기 금속 하우징에는 모니터링 될 유체 압력 공급원에 접속하기 위한 포트가 형성되어 있고, 가요성 O형 링이 그 포트 둘레에서 금속 하우징 내에 자리하며, 변환기는 다이어프램이 리세스 내의 유체에 노출된 상태에서 유체 시일을 형성하고 유체 수용 리세스를 형성하도록 O형 링에 대항하여 편향되어 있다. 이러한 구조에서, 다이어프램은 인가된 압력의 변화에 따라 커패시터의 용량을 변화시키기 위해 다이어프램에 인가된 압력 변화에 응답하여 이동 가능하며, 전기 회로는 인가된 압력에 따라 전기 출력 신호를 제공한다.

비록 전술한 형태의 센서들은 매우 유용한 것으로 기술되어 있지만, O형 링 시일을 위해 사용된 탄성중합체를 부식시키는 어떤 유체가 존재한다. 예로서, 암 모니아를 지닌 유체와 소정의 첨가제를 지닌 자동차용 유체는 전형적인 탄성중합체와 호환 불가능하다.

챔버 내에 감지 요소를 배치하는 것과, 압력 전달 유체로서의 역할을 하는 비교적 비압축성인 오일로 채워지는 챔버를 가요성 다이어프램으로 밀봉하는 것은 통상적인 방법이다. 이러한 기법은 압력 등의 감지될 유체의 상태를 감지하는 데 사용할 수 있고, 이러한 유체는 감지 요소를 부식시킨다. 그러나, 이는 챔버를 배기하는 단계와, 오일로 다시 충전시키는 단계와, 감지된 유체의 압력과 호환 가능한 시일을 제공하는 단계를 비롯한 다수의 공정 단계들을 필요로 하는 적절한 패키지 제작에 있어서 상대적으로 비싼 해결책이다.

본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제6,273,927호에 개시되고 그 내용이 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된 또 다른 공지의 압력 센서는, 인가된 유체 압력에 따라 변하는 용량 값을 제공하기 위해 인가된 압력에 노출되는 제1 표면을 지닌 용량성 압력 변환기와, 유체 압력 수용 리세스가 형성된 바닥벽 및 이 바닥벽으로부터 상향 연장되는 측벽에 의해 형성된 변환기 수용 캐비티를 지닌 하우징과, 리세스와 연통 상태로 하우징 내에 형성된 유체 압력 포트와, 바닥벽에 고정되는 동시에 리세스와 유체 밀봉 관계로 그 리세스를 에워싸고 있는 별도의 얇고 가요성의 금속 다이어프램, 그리고 용량성 압력 변환기의 제1 표면과 금속 다이어프램의 중간에 배치되는 동시에 압력 전달 요소로서 그들 양자와 직접 접촉하는 얇은 합성 물질의 층을 포함하고, 상기 변환기는 제1 표면이 바닥벽 위에 놓이도록 변환기 수용 캐비티 내에 수용되어 있는 것이다.

상기 센서는 감지된 매체가 감지 요소로부터 밀봉되는 밀폐형 밀봉 장치이다. 이는 성공적인 센서 구조인 것으로 판명되었지만, 어떤 경우, 특히 대기압보다 낮은 응례에서는 정확성에 문제가 있을 수 있고, 또 장치의 조립에 있어서 정확한 제어가 요구될 수 있다.

본 발명의 목적은 대기압보다 낮은 범위의 용례에서도 높은 신뢰성을 갖는 밀폐형 압력 변환기를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 신뢰성 있고 경제적으로 제조될 수 있는 압력 변환기를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 용량성 감지 요소의 신호 컨디셔닝 전자 기기들이 장치의 하우징으로부터 전기 절연되어 있는 용량성 감지 요소를 지닌 밀폐형 압력 감지 장치를 제공하는데 있다.

간략히 말하자면, 본 발명에 따르면, 원통형 용량성 압력 변환기는 압력 포트와 유체 연통 상태로 있는 리세스형 부분을 구비한 바닥벽이 형성되어 있는 금속 육각 포트 하우징을 구비한다. 얇은 가요성 금속 다이어프램은 상기 리세스형 부분을 에워싸는 바닥벽에 밀폐식으로 고정되어 있으며, 원통형 벽 부재는 압력 감지 요소 수용 챔버를 형성하도록 상방향으로 연장된다. 경화성, 가요성의 접착 액체 수지는 금속 다이어프램과 압력 감지 요소 사이에 형성된 공간으로 주입되며, 과잉의 액체 수지는 부품들 사이에 형성된 공간으로부터 나와서 금속 다이어프램과 압력 감지 요소 양자에 접합된 가요성 층을 형성하도록 현장에서의 경화가 허용된다.

본 발명의 바람직한 제1 실시예에 있어서, 선택된 두께를 지닌 플라스틱 링 은 금속 다이어프램과 압력 감지 요소 사이에 공간을 형성하도록 사용된다. 상기 링에는 그 링의 내경부와 외경부 사이에서 연장되는 유체 통로가 형성되어 있다. 분쇄 탭(crush tab)들은, 압력 감지 요소가 챔버 내에 삽입될 때 링의 중심을 결정하고, 과잉 유체의 잔류물이 링 내의 통로를 통해 흐르는 상태에서 커넥터 본체의 베이스 상에 하우징 벽 부재의 자유단을 크림핑할 때 하부 분쇄 탭이 분쇄될 때까지 형성된 공간으로부터의 유체 흐름을 증대시키기 위해 크림핑 공정의 초기에 링을 금속 다이어프램 약간 위에 위치시키도록, 링 본체로부터 종방향 양방향으로 연장된다. 커넥터 본체에는 압력 감지측으로부터 압력 감지 요소의 반대측에 장착된 전자 회로 모듈과 압력 감지 요소의 중심을 결정하기 위한 안내 탭이 형성되는 것이 바람직하다.

제2 바람직한 실시예에 있어서, 거의 원통형인 전자기 호환성[Electro-Magnetic Compatibility(EMC)] 실드 슬리브는 실드의 내측 단부에서 내측으로 연장되는 환상의 립에 대하여 자리하여 노출된 압력 수용측 표면을 남겨 두도록 압력 감지 요소를 활주 가능하게 수용한다. 크림핑 탭은 실드의 반대측 단부로부터 연장되고, 압력 감지 요소 위로 그리고 전자 회로 모듈의 전기 도전성 접촉 패드 상으로 크림핑된다. 이와 유사하게 거의 동일 공간에 걸쳐 있는 환상의 립을 내측 단부에 갖는 거의 원통형인 절연체 슬리브는 하우징의 챔버 속으로 삽입된다. 액체 접착 수지는 립에 의해 형성된 실드 내의 개구 속으로 분배되며, 그 후 EMC 실드가 그 위에 장착되어 있는 압력 감지 요소는 하우징 챔버 속으로 삽입된다. 절연체에는 그 절연체의 전장을 따라 절연체의 외주부 둘레에서 간격을 두고 배치되 는 동시에 절연체의 내측 자유단에서 각각 반경 방향으로 연장되는 노치와 유체 연통 상태로 있는 종방향 연장 통로가 형성되어 있다. 제1 실시예와 마찬가지로, 분쇄 탭은 하우징 벽 부재의 자유단이 커넥터 베이스 상에서 크림핑되어 여러 부품들을 서로 접합시키고 고정시킬 때 크림핑 작업이 분쇄 탭을 평탄화시킬 때까지 약간의 크기만큼 금속 다이어프램으로부터 절연체를 초기에 이격시키도록 절연체의 내측 단부로부터 종방향으로 연장된다.

본 발명의 신규하고 향상된 유체 압력 감지 장치의 다른 목적, 장점 및 상세 내용은 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들의 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 도면 부호 10은 본 발명의 제1 바람직한 실시예에 따라 제조된 개량형 감지 장치를 나타내며, 이 장치는 알루미나 등으로 형성된 세라믹 베이스(12a)와, 이와 유사한 재료로 구성되는 동시에 상기 베이스 상에 장착되고 그것에 대해 밀접하게 간격을 두고 위에 위치하는 관계로 밀봉된 다이어프램(12b)을 포함하는 용량성 압력 감지 요소 혹은 변환기(12)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 얇은 금속 코팅(도시 생략)이 용량성 플레이트로서의 역할을 하는 베이스와 다이어프램의 마주보는 내측면 상에 배치되어 있다. 전기 리드선은 후술하는 컨디셔닝 전자 기기(14)에 부착하기 위한 공지의 방식으로 베이스를 통해 코팅물로부터 위로 연장된다. 압력 감지 요소(12)는 스테인리스강 등의 적절한 재료로 이루어진 육각 포트 하우징(16)에 형성된 챔버에 수용된다. 육각 포트 하우징(16)은 나사 형성 체결부(16b)를 이용하여 설치를 용이하게 하기 위해 육각형으로 구성되어 종방향으로 연장되는 평탄면(16a)이 바람직하게 형성된 베이스부를 구비한다. 유체 수용 통로(16c)는 원주방향으로 연장되는 환상의 플랫폼 쇼울더(16e)가 형성되어 있는 바닥벽(16g) 내의 리세스형 하부 챔버(16d)로 체결부(16b)를 통해 연장된다. 본 발명에 따르면, 스테인리스강 등과 같은 적절한 금속으로 이루어진 얇고 가요성인 금속 다이어프램(18)은 플랫폼(16e) 상에 배치되어 용접, 땜납 등에 의해 그곳에 밀폐형으로 고정된다. 이하에 설명하는 이유로 인해, 양호하게는 탄성중합체와 같이 어느 정도 탄성이 있는 가소성 접착 물질(19)로 이루어지는 중간 층(20)과 링 부재(21)가 다이어프램(12b)과 다이어프램(18) 사이에 배치된다.

육각 포트 하우징(16)에는 거의 원통형인 측벽(16f)이 형성되어 있다. 이 측벽(16f)은 커넥터(24)에 대한 크림핑 부착을 용이하게 하기 위해 도면 부호 16h에 표시된 바와 같이 가늘어질 수 있다. 커넥터(24)는 적절한 전기 절연 물질로 형성되고, 환상의 쇼울더 부분(24a)과, 상기 미국 특허 제4,875,135호에 개시되고 전술한 전자 기기 등의 통상의 신호 컨디셔닝 전자 기기(14)를 수용하는 리세스가 형성된 베이스를 구비한다. 커넥터(24)는 컨디셔닝 전자 기기(14)에 대한 부착용 변환기 단자(26)(도 1에는 2개만 도시)를 탑재한다. 가늘어진 벽 부분(16h)은 이하에서 상세히 설명된 바와 같이 센서 장치의 조립을 완성하기 위해 커넥터의 외주 쇼울더 부분(24a) 상에서 크림핑된다.

금속 다이어프램(18)에 의해 마련된 밀폐형 시일은 일부 피감지 유체와의 호환성과 관련하여 문제점을 안고 있었던 종래의 O형 링을 배제한다. 금속 다이어프램(18)은 표준 치수로 비교적 얇게 설계되어 있으며, 이에 따라 측정된 유체 압력 에 노출될 때 감지 요소와 직접 접촉하도록 알맞게 순응한다. 그러나, 이러한 설계는 중간층(20)을 구비하지 않기 때문에 용납하기 어려운 수준의 이력 현상(hysteresis)과 에러를 초래할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 중간층(20)은 금속 다이어프램(18)의 상측에 자리하도록 위치 설정된 링 부재(21)로 구성되어 있다. 상기 링 부재(21)는 통상적으로 약 0.020 인치(도 3 참조)의 벽 높이 "t"를 갖는 플라스틱으로 제조되고, 컷-아웃(cut-out) 노치(21b)가 바람하게는 벽 높이 "t"의 약 절반으로 내경부에서 외경부로 관통하여 형성되어 있는 것이 바람직하다. 탭 부재(21a)는 감지 장치의 조립과 크림핑 작업 동안에 감지 요소(12)를 적절하게 위치 설정하는 역할을 하는 금속 다이어프램으로부터 멀어지는 방향으로 연장되도록 종측 양방향으로 연장된다.

액체 형태의 접착 물질(19)은 다이어프램(18)의 상측에 배치되고 상기 장치(10)의 조립 동안 링 부재(21)에 의해 형성된 공간속으로 넣어지므로, 모든 부품들을 한데 모으는 크림핑 작업 이후에, 접착 물질은 링 부재 내의 공간을 채우고, 링 부재(21)가 "t"와 거의 동일한 두께를 갖게 견고한 물질의 층을 형성하도록 현장에서 경화될 것이다. 과잉 접착 물질은 링 부재의 도랑형 노치(21b)를 크림핑시키는 동안 흘러 링 부재 외측의 공간 영역을 개방시킨다. 경화가 완료되면, 링과 경화된 접착 물질은 예정된 높이 "t"의 중간층(20)을 형성한다. 접착 물질(19)로는 예컨대 STYCAST(Emerson & Cuming 사의 등록상표) U 2516 HTR 등의 폴리우레탄류, 가요성이고 충전된 폴리우레탄 캐스팅 수지 등과 같이, 감지 요소(12)와 함께 작용 및/또는 합치하도록 적절하게 선택된 열팽창 계수와 탄성률을 지닌 탄성중합체 물질이 바람직하다. 금속 다이어프램(18)에 그리고 감지 요소에 접합되는 동시에 선택된 높이를 갖는 중간층은, 특히 대기압보다 낮은 용례에서 종래 장치의 임의의 이력 현상과 측정 에러를 최소화시킨다.

전술한 바와 같이, 링 부재(21)의 탭 부재(21a)들은 링 부재로부터 종측 양방향으로 연장되는 것이 바람직하며, 금속 다이어프램에 면하는 탭 부재 세트는 과도적인 공간 분쇄 부재로서 작용한다. 다시 말해서, 상기 탭 부재들은 크림핑 이전에 링 부재를 금속 다이어프램 약간 위에 위치시키고, 더 많은 과잉 액체가 크림핑 작업의 초기에 링 부재의 내경부에 의해 형성된 공간을 빠져나가는 것을 허용하며, 그 후 분쇄되어, 전술한 바와 같이 링 부재의 본체가 금속 다이어프램과 맞물리는 것을 허용하여, 나머지 과잉 액체는 링 부재의 도랑형 관통 노치(21b)에 의해 형성된 공간을 빠져나오게 된다. 따라서, 종측 양방향에 대하여 탭(21a)의 구조가 동일하기 때문에, 링 부재의 종방향 양측 상에서의 노치(21b)의 배치는 도 3에 도시된 바와 같이 된다. 링 부재는 2개의 대향하는 배향 중 하나로 측벽(16f)에 의해 형성된 챔버로 삽입될 수 있어, 상기 장치의 조립이 간단해진다.

도 4에 도시된 바와 같이 커넥터(24)는 본 명세서에 참고 문헌으로 인용되고 전술한 바와 같은 미국 특허 제6,272,927호에 설명된 커넥터 부재와 일반적으로 기능과 구조에서 유사하다. 그러나, 본 발명에 따른 커넥터(24)는 센서의 최종 조립을 완료하는 크림핑 작업 동안 센서 요소(12)와 컨디셔닝 전자 기기(14)를 적절하게 위치 설정하기 위해 종측 하방향으로 연장되는 안내 탭 부재(24b)를 더 구비한 다. 또한, 커넥터(24)에는 크림핑 작업과 접착 물질의 경화 동안 센서의 내부로부터 기체의 방출을 허용하기 위해 바닥 베이스부(24a) 둘레에 위치된 통기구(24c)가 형성되어 있다. 이러한 통기구가 없는 경우, 접착제는 센서의 정확성을 보정할 수 있는 다공성 구조로 발전될 수 있다.

도 5 내지 도 8에 도시된 제2 바람직한 실시예에 있어서, 밀폐형 압력 센서(40)는 전자 기기를 금속 육각 포트 하우징으로부터 전기적으로 절연시키는 데에 바람직한 용례에 사용하면 특히 효과적이다. 예컨대, 센서의 육각 포트 하우징이 접속되어 있는 배관을 따라 진행하는 낙뢰 유도 전압 혹은 배관을 따라 전파되는 인버터 구동 전기 노이즈 등과 같은 소정의 용례에서, 이러한 절연을 제공하는 것이 바람직하다.

압력 센서(40)는 용량성 압력 감지 요소의 외주부 둘레에 배치되고 압력 응답성 표면으로부터 센서 요소의 반대면 상에 배치된 전자 회로 모듈 상으로 크림핑되는 단부 개방형 금속 EMC 실드(42)를 구비한다. 용량성 압력 감지 요소(12)와 그 위에 수용된 실드(42)는, 육각 포트 하우징의 챔버를 수용하는 압력 감지 요소 내에 배치되어 육각 포트 하우징(16)의 원통형 측벽(16f)과 실드의 사이에 전기 절연을 제공하는 거의 원통형인 관형 절연체(44) 내에서 활주 가능하게 수용된다. 절연체의 재료 및 두께는 고전압으로부터 감지 요소를 절연시킬 수 있도록 선택된다.

제1 실시예와 마찬가지로, 감지 요소와 금속 다이어프램 사이에 개방 공간이 마련되고, 이 공간은 전술한 센서(10) 실시예와 관련하여 기술한 우레탄(19) 등의 적절한 경화성 접착 물질로 채워진다. 접착 물질은 감지 요소와 금속 다이어프램 양자에 접합되는 비교적 가요성인 물질을 제공하도록 현장에서 경화할 수 있도록 되어 있다.

보다 구체적으로 말하면, EMC 실드(42)는 일단부에는 방사 방향 내측으로 연장되는 환형 립(42b)이 그리고 타단부에는 종방향으로 연장(크림핑 이전에)하는 대향하는 제1 및 제2 크림핑 탭(42c)이 형성되어 있는 거의 원통형의 측벽(42a)을 지닌 304 스테인리스강 등의 적합한 물질의 슬리브 형태의 것이다. 슬리브(42)의 내경부는 변환기의 감지 요소(12)를 밀접하게 수용할 수 있도록 선택된다.

신호 컨디셔닝 전자 기기(14)에는, 전자 기기의 기판으로부터 방사 방향 외측으로 연장되고 커패시터 감지 요소의 외측 가장자리 상에 지지된 적절하게 높은 전기 도전성의 표면 물질을 지닌 2개의 직경 방향으로 마주보는 전기 접촉 탭(14a)이 마련되어 있다.

압력 감지 요소(12)는 립(lip)(42b) 및 탭(42c)과 맞물려 자리한 실드 슬리브 내측으로 수용되어 접촉 탭(14a)과 맞물리도록 크림핑된다.

PBT 플라스틱 등의 적절한 전기 절연 물질로 이루어진 절연체(44)는, 실드(42)를 밀접하게 수용하도록 선택된 내경을 갖고 절연체 내에 설치될 때 실드의 립(42b)과 거의 동일한 공간에서 방사 방향 내측으로 연장되는 립(44b)을 제1 단부에 지닌 슬리브 형상으로 형성되어 있다. 종방향으로 연장되는 복수 개의 리세스형 유체 흐름 통로 혹은 채널(44c)들이 절연체의 외측벽(44a) 내에 형성되어 있는데, 이들 채널은 외측벽의 외주부에 대해 간격을 두고 배치되어 있으며, 절연체의 전체 길이를 따라 연장된다. 추가적으로, 방사 방향으로 연장되는 유체 흐름 통로 혹은 노치(44d)는 제1 단부에서 벽(44a)과 립(44b)을 관통하게 형성되어 있고 각 채널(44c)과 연통한다. 또한, 과도적인 공간 분쇄 탭(44e)이 절연체의 제1 단부로부터 종방향으로 연장되며, 링 부재(21)의 하부 탭(21a), 즉 금속 다이어프램의 표면 위에 링 부재를 위치시키는 탭과 동일한 기능을 한다. 분쇄 탭(44e)은 크림핑 작업의 초기 단계에 걸쳐 실드 슬리브(44)를 금속 다이어프램(18) 위에 위치시키기 때문에, 후술될 개방 영역으로부터 과잉 접착 물질의 흐름을 증대시킨다.

조립 중에, 절연체 슬리브(44)는 원통형 벽(16f)에 의해 형성된 챔버로 삽입된다. 전술한 제1 실시예에 사용된 폴리우레탄 물질(19) 등의 선택된 양의 경화성, 접착성의 액체 물질은 육각 포트 하우징(16)이 도 1에 도시된 바와 같이 수직 위치로 배향되어 있는 상태에서 절연체 슬리브의 바닥(립 단부)으로 분배된다. 그 후, 감지 요소(12) 상에 장착된 실드는 절연체 슬리브 안에 삽입되고, 육각 포트 하우징의 도면 부호 16h로 표시된 가늘어진 벽은 커넥터(24')의 베이스(24a') 상으로 크림핑되어, 체적을 감소시키고 과잉의 접착성 액체를 립(42b, 44b), 금속 다이어프램(18) 및 감지 요소(12)에 의해 형성된 공간으로부터 강제로 내보낸다. 상기 물질은 탭(44e)들 사이에서 절연체 슬리브(44)의 제1 단부 아래로 노치(44d)를 통과하여, 그리고 채널(44c) 안으로 흐른다. 탭(44e)은 금속 다이어프램과 맞물리는 슬리브의 제1 단부와 함께 분쇄 혹은 평탄화되고, 잔류하는 과잉의 액체는 노치(44d)를 통해 빠져나온다. 그 후, 상기 장치는 감지 요소와 금속 다이어프램(18) 양자에 접합되는 현장 형성 접착성층(20)을 경화시키도록 열 흡수 작동에 노출되 어, 센서가 정압뿐만 아니라 부압을 효과적으로 감지할 수 있도록 해준다.

절연체(44)에 의해 점유된 공간은 하우징 챔버 내의 공기를 배기하여 공기가 최소량이 되도록 감소시킨다. 그 결과, 육각 하우징의 챔버 안으로의 커넥터(24')의 하강 운동은 센서의 성능을 보상할 수 있는 채널(44c)과 노치(44d)를 통한 유체(19)로의 현저한 공기 흐름을 초래하지 않는다. 따라서, 센서(10)의 커넥터(24) 내의 통기구(24c)가 필요 없게 되고 커넥터(24')에 포함되지 않는다. 또한, 커넥터(24)의 안내 탭(24b)은 도 5 내지 도 8의 실시예에 사용되지 않는다.

도 1 내지 도 4의 실시예에 또한 사용된 육각 포트 하우징(16), 금속 다이어프램(18) 및 다른 부품들의 설명은 이하에서 생략될 것이지만, 전술한 상세 내용을 참조하기 바란다.

그러나, 하우징(16)의 육각형 평탄면(16a')들이 대개 하우징의 하단부로 연장되어 있는 변형례에 따른 육각 포트 하우징 구조가 도 5 및 도 6에 도시되어 있지만, 체결용 나사(16b')는 도 1의 실시예에 따른 수형 나사와는 달리 유체 수용 통로(16c) 내에서 암형 나사로 형성될 수 있다.

비록 특정의 실시예들이 본 발명의 예시를 통해 설명되었지만, 본 발명은 청구 범위의 영역 내에 속하는 모든 변형 및 그 등가물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 밀폐형 압력 변환기는 대기압보다 낮은 범위의 용례에서도 높은 신뢰성이 나타나고, 경제적으로 제조될 수 있다.

Claims

압력 응답성 표면을 지닌 세라믹 용량성 요소를 구비하는 유체 압력 센서의 제조 방법으로서, 바닥벽이 리세스를 구비하도록 하우징을 형성하는 단계와; 가요성 금속 다이어프램을 바닥벽 상에서 리세스와 유체 밀봉된 상태로 리세스 위로 장착하는 단계와; 개방 영역을 형성하도록 선택된 두께를 지니고 개방 영역 내에서 개방 영역이 없는 곳으로 연장되는 유동 통로를 지닌 요소를 마련하는 단계와; 상기 요소를 금속 다이어프램과 맞물리도록 배치하는 단계와; 충분한 양의 경화성, 가요성의 접착 액체 수지를 개방 영역으로 분배하여 개방 영역 내의 공간을 채우는 단계와; 압력 응답성 표면이 바닥벽을 대면하는 상태에서 세라믹 용량성 요소를 하우징 속으로 삽입시키는 단계와; 세라믹 용량성 요소를 상기 요소와 맞물리도록 이동시켜 상기 요소, 세라믹 용량성 요소 및 금속 다이어프램에 의해 형성된 공간을 에워싸는 개방 영역을 형성하고 유체 통로를 통해 과잉의 액체 접착 수지를 이동시키는 단계와; 그리고 접착 수지를 하우징 내에서 현장 경화시키는 단계를 포함하는 것인 유체 압력 센서의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 경화성, 가요성의 접착 액체 수지는 세라믹 용량성 요소의 열팽창 계수 및 탄성률과 어울리는 열팽창 계수 및 탄성률을 지닌 폴리우레탄인 것인 유체 압력 센서의 제조 방법.
제2항에 있어서, 개방 공간을 형성하는 상기 요소는 링 모양의 플라스틱 부재인 것인 유체 압력 센서의 제조 방법.
제2항에 있어서, 개방 공간을 형성하는 상기 요소는 EMC 실드 슬리브의 원형 립(lip)과 일렬로 배치된 원형 립이며, 상기 개방 공간에는 세라믹 용량성 요소가 수용되고, 그 후 이 세라믹 용량성 요소는 절연체 슬리브 내에 수용되며, 상기 EMC 실드 슬리브와 절연체 슬리브는 양자 모두 하우징의 챔버 내에 수용되는 것인 유체 압력 센서의 제조 방법.
선택된 직경을 갖고 제1 압력 응답성 표면을 지니며 제2 반대측 표면에 변환기 단자가 배치되어 있는 거의 원통형인 용량성 압력 감지 요소와; 내부에 리세스가 형성되어 있고 커넥터 단자를 구비하는 커넥터 본체와; 인가된 압력에 대응하는 전기 신호를 제공하기 위해 변환기 단자와 커넥터 단자에 전기 접속되고 리세스 내에 배치되는 신호 컨디셔닝 전자 기기와; 유체 수용 리세스가 형성되어 있는 바닥벽과 이 바닥벽으로부터 자유단으로 상향 연장되는 원통형 측벽에 의해 형성된 압력 감지 요소 수용 챔버를 지닌 하우징과; 상기 리세스와 연통 상태로 상기 하우징 내에 형성된 유체 압력 포트와; 바닥벽에 고정되는 동시에 리세스와 유체 밀봉 관계로 그 리세스를 에워싸고 있는 바닥벽 쇼울더 상에 지지되는 얇고 가요성 금속 다이어프램과; 내경과 외경을 지닌 링으로서, 그 내경은 상기 감지 요소의 선택된 직경보다 작으며, 선택된 두께를 갖는 동시에 내경부로부터 외경부까지 링을 관통 하여 연장되는 유체 통로가 형성되어 있는 링을 포함하는 유체 압력 센서로서, 상기 링은 바닥벽의 쇼울더와 정렬된 금속 다이어프램 상에 위치 설정되며, 감지 요소 수용 챔버 내에 수용된 상기 감지 요소는 바닥벽에 마주하는 제1 표면을 구비하는 링과 맞물리며, 가요성 접착 수지 층이 금속 다이어프램, 감지 요소 및 링에 의해 형성된 공간을 채우고, 감지 요소와 금속 다이어프램의 표면에 접합되며, 하우징 측면의 자유단이 커넥터의 본체 상에서 크림핑되는 것인 유체 압력 센서.
제5항에 있어서, 상기 감지 요소에 대해 상기 링의 위치를 안내하기 위해 링으로부터 상향 연장되는 종방향 연장 탭을 더 포함하는 것인 유체 압력 센서.
제5항에 있어서, 크림핑 공정을 완료하기 이전에 금속 다이어프램의 표면 위에 링을 위치시키도록 링으로부터 하향 연장되는 과도적인 종방향 연장 탭들을 더 포함하는 유체 압력 센서.
제5항에 있어서, 조립과 경화 공정 중에 가스의 방출을 허용하기 위해 하우징의 챔버 속으로 연장되는 통기구가 커넥터 내에 형성되는 것인 유체 압력 센서.
제5항에 있어서, 감지 요소와 신호 컨디셔닝 전자 기기를 조립시에 위치 설정하기 위해 커넥터로부터 하향 연장되는 안내 탭을 더 포함하는 것인 유체 압력 센서.
선택된 직경을 갖고 제1 압력 응답성 표면을 지니며 제2 반대측 표면에 변환기 단자가 배치되어 있는 거의 원통형인 용량성 압력 감지 요소와; 내부에 리세스가 형성되어 있고 커넥터 단자를 구비하는 커넥터 본체와; 인가된 압력에 대응하는 전기 신호를 제공하기 위해 변환기 단자와 커넥터 단자에 전기 접속되고 리세스 내에 배치되는 신호 컨디셔닝 전자 기기와; 유체 수용 리세스가 형성되어 있는 바닥벽과 이 바닥벽으로부터 자유단으로 상향 연장되는 원통형 측벽에 의해 형성된 압력 감지 요소 수용 챔버를 지닌 하우징과; 상기 리세스와 연통 상태로 상기 하우징 내에 형성된 유체 압력 포트와; 바닥벽에 고정되는 동시에 리세스와 유체 밀봉 관계로 그 리세스를 에워싸고 있는 바닥벽 쇼울더 상에 지지되는 얇고 가요성 금속 다이어프램과; 상기 원통형 압력 감지 요소를 밀접하게 수용하도록 형성되고 제1 및 제2 단부를 지니며 적절한 금속 물질로 이루어진 원통형 EMC 실드 슬리브로서, 상기 실드는 압력 감지 요소를 수용할 수 있는 높이를 가지면서 감지 요소와의 맞물림을 위해 제1 단부에 반경 방향 내측으로 연장되는 립을 구비하고, 상기 실드는 신호 컨디셔닝 전자 기기의 선택된 부분과 크림핑식으로 맞물림도록 제2 단부로부터 연장되는 탭들을 구비하는 것인 원통형 EMC 실드 슬리브와; 압력 감지 요소와 그 위에 장착된 EMC 실드를 밀접하게 수용하기 위해 형성된 전기 절연 물질로 이루어진 원통형 절연체 슬리브를 포함하는 유체 압력 센서로서, 상기 절연체는 실드의 립과 맞물리도록 되어 있는 반경 방향 내측으로 연장되는 립이 형성된 일단부를 구비하고, 상기 립은 실드의 립과 거의 동일 공간에 걸쳐 있으며, 절연체의 외측벽 표면 내에 형성된 종방향으로 연장되는 유량 채널로부터 간격을 두고 있고, 상기 압력 감지 요소, 상기 실드 및 상기 절연체는 하우징 내에 배치되고, 상기 절연체의 립은 금속 다이어프램과 맞물리며, 상기 실드의 립과 절연체는 금속 다이어프램과 압력 감지 요소의 제1 표면의 사이에 개구를 형성하고, 경화 접착 수지는 개구 내의 공간을 채우며, 압력 감지 요소의 제1 표면과 금속 다이어프램에 접합되는 것인 유체 압력 센서.
제10항에 있어서, 상기 경화 접착 수지는 상기 압력 감지 요소의 열팽창 계수 및 탄성률과 어울리는 열팽창 계수 및 탄성률을 지닌 폴리우레탄인 것인 유체 압력 센서.
제11항에 있어서, 상기 절연체의 상기 일단부에는 절연체의 벽을 관통하여 각각의 종방향으로 연장되는 유동 채널과 연통하는 유체 유동 노치가 형성되어 있는 것인 유체 압력 센서.