TW524968B - Improved capacitive based pressure sensor design - Google Patents

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524968 A7 B7 五、發明說明（/ ) 【相關申請案之參考文獻】 本申請案係為下述專利之部分續案：美國專利申請號 09/410,711，名稱為“用於降低熱失配之具有額外構件之 電容壓力感測器（Capacitive Pressure Sensor with 5 Additional Member for Reducing Thermal Mismatch)”，發 明人為Paul D· Lucas ;美國專利申請號09/410,327，名稱 為“電容壓力感測器（Capacitive Pressure Sensor·)”，發明人 為 Paul D. Lucas、John Denner、Chris P. Grudzien、Jeff Liseher '與 Kristen Weight ;以及美國專利申請號 0 09/491,279，美國專利申請第09/018,395號之續案，名稱 為“電容式壓力感測器（Capacitive Based Pressure Sensor Design)”，發明人為 Christopher P. Grudzien，現在發證為 美國專利第6,029,525號。本發明係關於下述專利之主題： 揭露於美國專利申請號08/887,821，名稱為“壓力感測器 5 (Pressure Sensor)”，發明人為 Christopher P. Grudzien，現 在發證為美國專利第5,965,821號；及美國專利申請號 08/748,820，名稱為“具有改進的支撐部之電容壓力轉換 器（Capacitive Pressure Transducer With Improved Support)”，發明人為John A· Denner，現在發證成為美國 0專利第5,911，162號。上述參考申請案已讓渡給本發明之 受讓人，並於此併入作為本申請案之參考文獻。 【發明領域】 本發明係關於電容壓力轉換器。 【發明背景】 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------^裝 (請先閱讀背面之注意事項 寫本頁)

•線J 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 524968 A7 五、發明說明（> ) 圖1A顯示習知技術之組合電容壓力轉換器組件1〇〇 之局部剖面側視圖。圖1B顯示轉換器組件丨〇〇之分解刹 面側視圖。為了圖示之便利性起見，圖1A與1B以及本 揭露書中之其他圖例，並未按照一定的比例繪製。美國專 利第4,823,603號揭露一種普通型式之轉換器組件1〇〇之 電容壓力轉換器組件。 10 簡吕之’轉換器組件100包含界定第一密封内部容室 110以及第一岔封内部容室112之本體。容室與U2 係藉由相當薄的撓性導電膜片120而彼此隔離。如以下將 更詳細探討的，膜片120之安裝方式係能使其因應於容室 110與112之壓差而彎曲或偏離。轉換器組件1〇〇提供代 表膜片撓曲量之參數，而此參數因而間接代表壓差。由轉 換器組件100所提供代表壓差之參數，係為膜片12〇與電 極130間之電容。 15 20 轉換器組件100包含p—x覆蓋部140與P-X本體 150(如以下所將探討的，用語“ ρ—χ，，表示未知壓力）。圖2A 顯不P—x本體150之俯視圖。Ρ—χ本體15〇具有管狀，並 界定中央内部開孔152(顯示於圖2A中，並以圖ib中之 線153表示pp—x本體15G之上表面係呈階梯狀，並提 供延伸圍繞開孔152之周邊的肩部15[ρ—χ本體15〇亦 匕3下表面156。Ρ_χ覆蓋部14〇係為圓形金屬薄板並 設有界定中央開孔144之壓力管142〇ρ_χ覆蓋部14〇係 被剛性固定（例如藉由焊接）至ρ—χ本體15〇之下表面Η。 膜片12〇通常料導電材料之薄的圓形撓性薄板（例如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 524968 A7 ---- -B7____ 五、發明說明（3 ) 不銹鋼）。如上所述，圖1A與1B並未按照一定的比例繪 製，所以膜片120通常是比轉換器組件100之其他元件所 圖示的尺寸薄得相當多。膜片120接觸Ρ-Χ本體15〇之 肩部，如圖1Α所示。吾人通常是將膜片12〇之外周 5邊焊接至P—x本體150，以將膜片120之外周邊剛性固定 至Ρ—Χ本體150之肩部154。 P—x覆蓋部140、Ρ—χ本體150與膜片U〇共同界定 内部密封容室110。P—x覆蓋部140界定底部，ρ—χ本體 150界定側壁，而膜片120界定容室11〇之頂部。管142 1〇中之流體可流經開孔144，並通過中央開孔152(顯示於圖 2Α)進入容室11〇。因此，管142中之流體係與膜片12〇 之下表面流體連通。 轉換器組件100亦包含P—r本體160與ρ—Γ覆蓋部17〇 ι (如以下所將探討的，用語“P-r”表示參考壓力）。圖2Β顯 示P—r本體160之俯視圖。p—r本體16〇具有管狀，並界 疋中央内部開孔162(顯示於圖2B，並以圖1B之線263 表示）。P一r本體160之上表面係呈階梯狀，並提供下肩 部164與上肩部166。下肩部164延伸圍繞開孔162之周 邊，而上肩部166延伸圍繞下肩部164之周邊。p—r本體 〇 160亦包含位於與肩部164、166相反側之下表面Mg。p : 本體160之下表面168係被剛性固定（例如藉由焊接）至獏 片120之外周邊之上表面。ρ—Γ覆蓋部17〇係為圓形金屬 薄板，並設有界定中央開孔174之壓力管172。覆蓋 部170係被剛性固定（例如藉由焊接）至ρ—Γ本體工二，

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 寫本頁) 裝 訂： 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 5 524968 A7 ' ---21----- 五、發明說明（Zf ) 皁月b使P—r覆蓋部17〇之外周邊與本體16〇之上肩部 166接觸。 P一I*覆蓋部170、p—r本體16〇及膜片12〇共同界定 :部密封容室112。膜片120界定底部，p—r本體16〇界 5疋側壁，而Ρ-Γ覆蓋部170界定容室112之頂部。管172 中之流體可能流經開孔174,並通過中央開孔162(顯示於 圖2Β)進入谷室112。因此，管172中之流體係與膜片 之上表面流體連通。如以下所將探討的，電極13〇係被儲 藏於容室112中，且不會阻礙容室112中之流體流動。 1〇 電極13()通常是由不導電（或絕緣）的陶瓷塊所製造， 並具有圓柱形。圖2C顯示電極13〇之底視圖。電極130 之下表面係呈階梯狀，並包含中央面135及延伸圍繞中央 面135之外周邊之肩部136。電極13〇亦界定開孔132(顯 示於圖2C，並以圖1Β之線133表示）。電極13〇更包含 15沉積（例如藉由電鍍）至中央面135之上的相當薄的導體 134。導體134係詳細顯示於圖iB與2C中，而為了圖例 之便利性起見，導體134並未顯示於圖1Α中。電極13〇 係被炎设在P—r覆蓋部170與p—r本體16〇之下肩部164 之間’如圖1A所示。電極130中之開孔132(圖2C所示） 20允許流體自由流經膜片120之上表面與壓力管172間之電 極130。將電極130夾設至p—r本體160的動作，係將導 體134以與膜片120隔開的關係固定住。吾人通常安置電 極130，俾能使導體134與膜片12〇間的空間相當小（例 如，像0.0002公尺那樣小）。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -- — — — — — — — — — — — —II (請先閲讀背面之注意事項Is. 寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 524968 A7 B7 五、發明說明（孓 钃 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 =體广與膜片120形成電容器138之平行板。如所 ’0，，其中C係、為兩個平行板間之電容A ，為板間之共同區域，e係為基於板間材料之常數㈣表 :真空），而d係為板間之距離。因此，由電容器138所 獒供之電容係為臈片120與導體134間之距離的函數。告 膜y2〇上下f曲時，為因應容室11〇與112間之壓差: 改變’由電容器138所提供之電容亦會改變。因為電極 13喉導體134)相對於外殼最好是維持靜止，所以電極⑽ 可稱為是“參考電極'在任何時間點，由電容器US所提 供之電容係代表容室110與112間之瞬間壓差。已知電路 (例如“儲槽（tank)，，電路，其特徵為：屬於由電容器138所 提供之電容之函數之共振頻率）可能用以測量由電容器US 所提供之電容，並用以提供代表壓差之電性信號。 轉換器組件！00包含導電饋線18〇以允許由電容哭 138所提供之電容之測量。饋線18〇之一㈣2係與電極 接觸。饋線18〇延伸通過p_r覆蓋部17〇中之開孔， 俾能使饋線180之另-端184位於轉換器組件1〇〇之外 部。覆蓋部m中之開孔(饋線180延伸通過此開孔） 係例如藉由溶融玻璃插塞185而受到密封，以維持容室112 中之墨力’並使饋線180與Ρ_Γ覆蓋部17〇電性絕緣。饋 線180係電連接至導體134。電極13〇通常包含電鑛貫通 孔（未顯示）以允許導體134(位於電極130之下表面上）盥 饋線180之-4 182(接觸電極13〇之上表面）間之電性連 接。因此，饋線180提供電性連接至電容器138之一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 10 15 20

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1T Μ A7 ----2Z______ 五、發明說明（G ) 個板（亦即導體134)。因為膜片120被焊接至p—r本體16〇, 所以P—r本體160提供電性連接至電容器138之另一個板 (亦即膜片120)。因此，可藉由電連接p—r本體16〇與饋 線180之知1 84間之測篁電路（未顯示），測量由電容器138 5所提供之電容。實際上，轉換器組件1〇〇之本體通常是接 地的，所以可能藉由將測量電路電連接至饋線18〇之端184 而簡單地測量由電容器138所提供之電容。_ 導體134通常係配置於電極13〇之下表面上之圓形的 類似環部"構造（如圖2C所示）。又，某些習知技術之壓 1〇力轉換器包含配置於電極13〇上之一假以上的導體與對應 數目之饋線以電連接至這些導體。這樣的轉換器提供至少 兩個電容器：第一電容器，藉由膜片12〇與電極13〇上之 一個導體而形成；與第二電容器，藉由膜片12〇與電極13〇 上之另一個導體而形成。如所知的，吾人可以以此方式提 15供多數電容器，以具優勢地提供更正確的溫度補償給轉換 器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在運作時’通常使用轉換器組件1〇〇作為絕對壓力轉 換器。以此型式，通常藉由將真空泵（未顯示）施加至壓力 官172而首先排空容室112。在已排空容室112之後，接 2〇著密封或"夾緊，，管172，以維持容室112中之真空。這會 產生容室112中之”參考”壓力。雖然真空係為一種合適的 參考壓力，但吾人亦熟知可使用其他壓力作為參考壓力。 因為谷至112中之壓力係為已知或參考壓力，所以用以建 構容室112(亦即P—r本體16〇與ρ_Γ覆蓋部17〇)之分 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） 5 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 20 五、發明說明（7 ) 量係被稱為p一Γ分量（亦即，，參考壓力”分量）。在已將參考 壓力建立於容室112中之後，然後將壓力管J 42連接至流 體源（未顯示），以允許測量那個流體之壓力。以此方式連 接壓力管142之動作，會將待被測量壓力之流體傳至容室 110(並傳至膜片120之下表面）。因為容室11〇之壓力未 知或待測量，所以用以建構容室11〇(亦即ρ—χ覆蓋部14〇 與Ρ 一X本體150)之分量係被稱為ρ—χ分量（亦即"未知壓力 π分量）。膜片120之中心係因應容室11〇與112之間的壓 差而向上或向下彎曲。轉換器組件1〇〇允許膜片撓曲量之 測量，並藉以容許測量相對於容室112之已知壓力的容室 110之壓力。 轉換器組件100當然亦可使用作為壓力差動轉換器。 以此形式，壓力管142係連接至第一流體源（未顯示），而 壓力管172係連接至第二流體源（未顯示）。 然後轉換器組件1 〇〇允許測量兩個流體之壓力間之差 異。 有關轉換器組件100之一項問題，係關於導體134與 膜片120間之令壓差額定間距。對於容室與112間之 特定參考壓差（譬如零壓差）而言，在膜片12〇與導體134 間之參考距離可稱為是"額定距離，，或，，額定間隙，，。在轉換 器組件100之運作中，膜片120當然上下彎曲，藉以改變 膜片120與導體134間之間距。然而，對於提供一致之正 蜂壓力項取之轉換器組件議而言，提供膜片與導體 134間之固定額定距離是相當重要的。所以對於特定壓 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7

差而言，必須確保w 12G與導體134間之額定 相同。當製造大量的轉換器元件_時，在每 域 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製

524968 =地提供導體134與膜片12G間之相同額定距離是相= 要的。又，在轉換器組件刚之任何—個單_ 保額定距離維持固定而且不會隨時間改變。 、峰 膜片與電極間之額定間隙可能很小’例如在2 5 微米之範圍内。感測器可能由複數種不同材料 一種材料可能針對製造或使用期間溫度之改變而有不母 反應。因為額定間隙與其他公差小，所以由於溫度變二 產生的較小改變對於㈣間隙會具有顯著的效應。舉例而 吕，如果金屬外殼以第一速率朝轴向（亦即，垂直於臈片 :面的方向）擴張，且陶竟電们3〇卩第二速率朝軸向 張，則可改變額定間隙。 〃 習知技術之轉換器組件1〇〇包含用以維持固定額 離之彈性元件192。彈性元件192係被擠壓在p ⑺與電極⑽之頂部之間。Ρ—τ本體⑽之^部^ 支撐電極130之肩部136。因為ρ—Γ覆蓋部17〇係被焊接 至p—r本體160,所以彈性元件192會提供向下按在電極 130上並將電極13G支撐在相對於P—r本體16G之固定位 置的彈力。彈性元件192常藉由使用”波狀墊圈”而實現（亦 即金屬Ο型環式墊圈，其已在垂直於環部之平面的方向 2之一個或更多位置處受到彎曲）。彈性元件192提供相 當大的彈力（例如像一百碍那樣的力量），俾能將電極13〇 固定於穩定位置上。 本紙張尺度賴屮_ 準（CNS)A4 g⑽χ撕公楚）

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5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 性。當壓力轉換器之本體受到各種不同的力量時，輪轂與 參考電極實質上是維持不動的。一項優點係為輪轂與輕條 安裝部會使電極與施加至壓力轉換器之本體之力量、(例如 大氣壓力之變動）隔離。此外，此安裝部解除了彈性元件 之需要以配置參考電極。此安裝部亦改善壓力轉換器對超 壓狀態之反應。輻條可能與凹形槽合併，以更進一步地改 善輪轂之穩定度。 在本發明之另一個樣態中，壓力轉換器包含具有導電 支撐部之改進的參考電極。此電極最好完全是金屬。此電 極係藉由介電材料而剛性固定至電極安裝部。一項優點係 為：從電極除去陶瓷可減少雜散電容之效應。第二優點係 為：因為電極將具有類似於外殼之熱膨脹係數，所以轉換 器將更為熱穩定。又，介電接合點將比機械卡扣件更可靠， 並隨時將電極維持一固定位置。最好的情況是，隔板可能 β又疋電極與膜片間之額定間隙。在較佳實施例中，電極係 為具有使第一電極與第二電極絕緣之介電材料之雙電極。 在本發明之另一個樣態中，轉換器具有擁有安裝於支 柱之圓盤部分之電極，而此支柱提供機械支撐部，並以例 如玻璃、金屬焊料或銅焊、陶瓷或玻璃陶瓷之接合材料固 疋至外殼。此支柱最好是由陶瓷所構成，且可能是形成為 與電極分離之隔片的桿，或形成為整塊圓盤與支柱之整體 部份的支柱部分。在支柱與外殼間之接合點，形成了具有 很高強度之壓縮型式接合點。於此接合點之材料最好是具 有低剛性’因此，一項優點係為接合點能吸收某些熱 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 524968 A7

膨脹失配。當壓力轉換器受到溫度改㈣，接合⑽ 性與可錢的方式解除於接合點之外殼與錄間之應變。 又’另-項優點係為具有非常高剛性之陶€支柱又會阻指 熱感應應變到達圓盤。在本發明之又另—樣態中，陶^ 極包含位於圓盤部分之一個表面中的凹槽。此凹槽亦解除 由於溫度變化’由熱膨脹所導致的支柱部分與圓盤部分間 之應力。 ^^_120_ 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 在本發明之另-樣態中，壓力轉換器包含具有相對於 外殼之低熱膨脹係數（TCE)之構件。外殼最好是金屬，並 利用接合至電極之陶变桿以固定陶£參考電極。低TCE 構件係在最接近參考電極之桿與外殼接合之處連接至外 殼。當壓力轉換器在製造或使用期間受到溫度變化時，低 TCE構件會由於熱效應而幫助避免外殼之彎曲。低tce 構件可能難連接於固定此桿之外殼中之開口部，或連接 於此開π部之㈣^或者’外殼可能包含輪較與輻條或類 似之女裝部，而低TCE構件可能被焊接至位於遠離電極 與膜片之一側上的輻條。 熟習本項技藝者將從下述詳細說明輕易明白到本發明 之/、他目的與優點，其中乃以本發明之實施例之圖例對本 發明加以顯示並說明。如所將理解的，本發明可能具有其 他與不同實施例，且在不背離本發明之下，它的一些細節 都可能具有各種不同方面之修改型式。因此，附圖與說明 書將被視為是本質上的說明，而非限制或侷限本發明，所 以本發明之範圍應由申請專利範圍所表示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公笼） 524968 A7 、發明說明（l> 【圖式之簡單說明】 為了更充分的理解本發明之本 之下、+、w ⑽廿丄 貝兴目的’應參考附圖 夂下述砰細說明，其中相同的參考 口 的部分，且其中所顯示之尺寸只作為示例之目㈤，复中 視圖圖1Α顯示習知技術之組裝轉換器組件之局部剖面側 圖1Β顯示圖1Α所示之組件之分解剖面侧視圖； 圖2Α顯示圖1Α_1Β所示之ρ_χ本體之俯·; 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 圖2Β顯示圖1Α·1Β所示之p—r本體之俯視圖； 圖2C顯示W 1A_1B所示之電極之底視圖； 圖3A顯示依據本發明所建構之電容壓力轉換器組件 之局部剖面側視圖； 圖3B顯示圖3A所示之組件局部剖面俯視圖； 圖3C顯示依據本發明所建構之電容壓力轉換器之剖 面側視圖； 圖4A與4B分別顯示使用於圖3A_3C所示之組件中 之改善P_r本體之較佳實施例之俯視圖與立體圖； 圖4C與4D分別顯示沿著線4C_4C與4d_4d(如圖4α 所示）之圖4Α所示之Ρ—Γ本體的剖面圖； 圖5Α與5Β分別顯示圖3Α_3Β所示之電極之較佳實 施例之剖面側視圖與底視圖； 圖6Α顯示在額定運作位置之p_r本體之剖面側視 圖’其輻條並未包含凹形槽； 圖6Β顯示在施加熱之後，圖6Α所示之ρ [本體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 524968 A7 五、發明說明（β ) 之剖面側視圖； 圖7Α、7B、7C與7D顯示依據本發明所建構之替代 實施例之P〜r本體之俯視圖； 圖8A顯示依據本發明之替代實施例所建構之電容壓 5力轉換器組件之剖面側視圖； 圖8B顯示圖8A所示之電容壓力轉換器組件之分解 圖； 視圖； 圖9顯示依據本發明之較佳實施顯建構之電極之俯 III — — — — — — — — —— — ^ (請先閱讀背面之注意事項 10 圖10A顯示依據本發明之替代實施例所建構之具有 雙電極之電容壓力轉換器組件之剖面側視圖； 圖10B顯示圖1〇A所 解圖； 示之電容壓力轉換器組件之分 寫本頁} 電 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 20 圖11顯示依據本發明之較佳實施例所建構之 15 極之俯視圖； σ 圖12Α顯示依據本發明之替代實施例所建 壓力轉換器之局部剖面俯視圖； 4合 圖顯示沿著圖以所示之線ι2β_ι2β 力轉換器組件之剖面側視圖； 圖13Α顯示依據本發明之替代實施例 壓力轉換器之局部剖面俯視圖。 #之電- 圖別顯示沿著圖13Α所示之線13β ι3β 力轉換Is組件之剖面側視圖。 之另一個實施例之用來製造 15 良紙張尺度賴中闕^7ai^i^-(-21〇x297 /^) 524968

五、發明說明（) 5

5 1X 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 20 壓力轉換器之配件所示之電容壓力轉換器之局部側視剖面 圖。 圖15與16係分別為沿著圖14之線15-15與16-16 之視圖。 圖17係為依據本發明之一個實施例所建構之電容壓 力轉換器之剖面圖。 圖18A係為依據本發明之另一實施例所建構之電容 壓力轉換之剖面圖。 圖18B係為依據本發明之另一實施例所建構之電容 壓力轉換之剖面圖，其顯示由於熱應力所產生之電極的 彎曲現象。 圖19係為依據本發明之另一實施例所建構之電容壓 力轉換之剖面圖。 圖20係為依據本發明之替代實施例之具有低tce構 件之外殼構件之平面視圖。 圖21係為依據本發明之另一實施例所建構之電容壓 力轉換·器之剖面圖。 圖22 A係為依據本發明之另一實施例所建構之電容 壓力轉換器之剖面圖。 圖22B係為依據圖22a所示之本實施例之壓力轉換 器之剖面圖’其顯示由於熱應力所產生之力量。 【發明之詳細說明】 圖3A顯示依據本發明所建構之組裝轉換器組件200 之局部剖面側視圖。圖3B顯示圖3A所示之轉換器組 16 (請先閲讀背面之注意事 丨齡裝--- 項寫本頁) · ;線. 本紙張尺度通用中國國家碎巧⑽規格⑽X 297公釐） 524968 A7 B7 五、發明說明（κ) 件之局部剖面俯視圖。圖3C顯示轉換器組件200之剖面 側視圖。在較佳實施例中，某些用以建構轉換器組件200 之元件係與習知技術轉換器組件100所使用之元件相同或 類似。詳細言之，轉換器組件200包含Ρ_χ覆蓋部140、 5 膜片120與P_r覆蓋部170元件，類似於那些使用於習知 技術轉換器組件1〇〇之元件。然而，組件200包含改進的 P_r本體260與改進的電極230，而非使用於習知技術組 件100之P_r本體160與電極130元件。組件200消除了 彈性元件192之需要。 10 圖4Α與4Β分別顯示改進的P_r本體260之較佳實 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 施例之俯視圖與立體圖。圖4C顯示沿著如圖4 Α所示之 線4C-4C之P_r本體260之剖面圖，而圖4P顯示沿著如 圖4Α所示之線4D-4D之P_r本體260之剖面圖。如圖 4A-4D所示，P_r本體260包含外管狀殼或外殼262、一 15 個或更多個輻條264、以及中央輪轂266。管狀殼262沿 著中心軸線261延伸，如圖4C與4D所示。殼262包含 界定P_r本體260内之内部模穴或開孔之内部表面263。 在較佳實施例中，輻條264朝實質上垂直於軸線261之方 向，從内部表面263延伸至殼262之中心。在其他實施例 20 中，輻條264可朝除垂直於軸線261以外之方向，從内部 表面263延伸至殼262之中心。輕條264支撐中央輪轂 266，而中心軸線261與中央輪轂266相交。每個輻條264 之一端接觸殼262之内部表面263，而每個輻條264之另 一端接觸並支撐中央輪轂266。如以下所將更詳細探 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 524968 A7

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5 IX 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 :的P—r本體260之一項優點係為中央輪轂266相對於 殼262能有利於維持實質上的靜止或不動。 η再參見目3A-3C，吾人可瞭解到殼262之上表面最好 疋呈階梯狀’並界定用以支撐P—r覆蓋部170之肩部267。 在較佳實施例中，覆蓋冑170係被焊接至肩部267, 以形成P—r覆蓋部17〇與殼262之頂部間之氣密密封。殼 2=2亦界定下表面268。在較佳實施例中，膜片12〇係被 知接至下表面268 ’以形成膜片12〇與殼262之底部間之 氣在在封。P—r覆蓋部ρο、Ρ-Γ本體26〇與膜片藉 乂 /、同界疋内部铪封容室112(如在習知技術組件1〇〇中， 可密封壓力管172以提供容室Η2中之希望的參考壓力）。 ρ 一X覆蓋部140之上表面最好是固定（例如焊接）至膜 片120，俾能使ρ—χ覆蓋部14〇與膜片12〇共同界定内部 谷室11〇(於膜片I20遠離容室112之反側上）。雖然圖1Α 與1Β顯示容室110係藉由ρ—χ覆蓋部ΐ4〇、ρ—χ本體 而形成，但膜片120、組件2〇〇消除了 Ρ—χ本體15〇之需 要，並在沒有Ρ-Χ本體15〇的情況下形成容室110。在其 他實施例中，組件200可包含P—x本體150，並可以與圖 1Α與1Β所示之相同或類似的方式形成容室11〇。然而， 在組件2G0之較佳實施例中，可剔除ρ—X本體！ 。熟習 本項技藝者將明白到，圖3Α所示之Ρ—X覆蓋部140係類 似於圖1Α所不之ρ—χ覆蓋部14〇，而不是與圖lA所示 之Ρ—Χ覆蓋部140完全相同。詳細言之，圖3Α所示之ρ X 覆蓋部140之上表面傾斜或形成斜面（而非如圖1α所 本紙張尺度適財關家標準（CNS)A4規格（210] 18 五、 發明說明（17 ^平面），俾能在將膜片120固定（例如焊接）至P—x覆 ::V40之上表面之外周邊時，使容室m形成於P—X γ 140與膜片12〇之間。熟習本項技藝者將明白到圖 5 之古、斗八所不之P—X覆蓋冑140間之差異，與形成容室110 式，對於本發明而言並不是非常重要的。 中央輪轂266界定中央開孔265(圖3B所示），其最 好是設計成⑼如切有螺紋）用以容_栓2G5或其他型式 之卡扣件。螺栓2〇5或其他卡扣件將電極⑽岐至p—r 10 本體之中央輪較266。圖5A顯示較佳實施例之安裝 =266之電極230之剖面側視圖。圖5B顯示沿 田之線5B_5B之電極230之〜視圖。電極23()包含可 15 =例如圓柱形或圓盤狀之電性絕緣材料（最好是陶幻之 32，以及一個或更多個以習知方式配置於區塊232 之下表面234上的導體235(圖5B所示)。在本實施例中， 絕緣區塊232界定了設計成用以匹配中央輪較施之中央 P4孔265之中央開孔21〇。如圖从與％所示，螺栓加 與絕緣區塊232固定在_起。絕緣區塊说最 疋，疋成比搪孔210寬並連接至搪孔21〇之凹部2叫如 ，5A所示），以允許螺栓2〇5之埋頭孔或沈孔。理想上 疋可依此方式提供螺栓2G5之埋頭孔或沈孔，用以避 5之任何部分進人導電體故與膜片12G間之空間。、 在其他實施例中’可使用鉚釘或黏接劑以取代螺检H =又另-實施例中’螺栓（或螺釘）2〇5之—端延伸通過開 65’而螺帽（未顯示）在男p端上切有螺紋’並與螺栓 20 524968 A7 B7 五、發明說明（e ) 205共同作用以將輪轂266與絕緣區塊232固定在一起。 於本實施例中，中央開孔265可以是或不是切有螺紋的開 (請先閱讀背面之注意事項再«ί寫本頁) 孔。 當例如藉由螺栓205而將電極230固定至中央輪轂 5 266時，絕緣體232之下表面234係以與膜片120間隔開 來的關係設置（如圖3A與3C所示），俾能使膜片120與 一個或更多個導體235(圖5B所示）形成一個或更多個電 容器240。吾人可將一個或更多個隔板206配置於絕緣區 塊232之頂部與中央輪轂266之底部之間，用以調整導體 10 235與膜片120間之間距。隔板206最好是設計成用以作 為界定中央開孔之"環狀"型式墊圈，以允許螺栓205通 過。在較佳實施例中，隔板206係在0.004與0.007吋厚 之間，其係由無應變鋼所製成，其數量係為兩個或兩個以 下。 -線· 15 導體235可能配置成為相當薄的環部，如圖5B所示。 或者，吾人可將一個或更多其他型式之導體配置於絕緣區 塊232之下表面234上，俾能使藉由每個導體與膜片120 而形成之電容器能代表膜片120與導體間之距離。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在轉換器組件200之較佳實施例中，係藉由僅將絕緣 20 區塊232之中央部分固定至輪轂266而安裝絕緣區塊 232。絕緣區塊232之外周邊係與P_r本體260之殼262 隔開，且並未與Pj本體260之殼262接觸，俾能使間隙 209(如圖3A與3C所示）設於殼262與絕緣區塊232之間。 這持續與習知技術轉換器組件100大不相同，在轉換 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

524968 五、發明說明（I?) 器組件100中，陶瓷電極130之整個外周邊係由ρ_Γ本體 (與彈性元件192)所支撐。如以下所將更詳細探討的，這 會改善電極230之穩定度。 輕條264 '中央輪轂266與電極230皆配置於内部容 5至U2中。然而，這些元件並未阻礙膜片120與p__r覆蓋 4 170間之流體壓力之傳遞。如上所述，電極2川係安裝 至中央輪轂266，而間隙209(顯示於圖3C)係設於殼262 與電極230之間。間隙209允許流體在電極230周圍流動， 藉以解除習知技術對電極130之開孔132(圖2C所示）的 10需要。因此，電極230之建構係比習知技術電極130之建 構來得簡單且便宜。因為大開孔係存在於相鄰輻條之間， 所以輻條264亦不會阻礙流體在容室112之内流動（亦即， 因為不連續數目的輻條而非連續之圓形平面薄板係用以支 撐中央輪轂266 ’所以中央輪轂266之支撐部並不會阻礙 15流體在容室112内之流動）。 轉換器組件200包含用以電連接至導體235之導電饋 線280。饋線280之一端282接觸絕緣區塊232之上表面。 饋線280延伸通過輻條間之空間（如圖3B所示），並通過 P一r覆蓋部170中之開孔。饋線28〇之另一端284係位於 20轉換器組件200之外部。類似於習知技術轉換器組件1〇〇 的是’ P—r覆蓋部170中之開孔（饋線280延伸通過此開 孔）係例如以玻璃插塞185而受到密封，以維持容室112 中之壓力並使饋線280與p_r覆蓋部170電性絕緣。饋線 280之下端282係以習知方式電連接至導體235(例如通 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公爱〉 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁)

I I ，線· 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 524968 A7 B7 五、發明說明（/ ) 過從一端282至導體235延伸通過或圍繞絕緣區塊232之 邊緣之電鍍開孔）。饋線280係電連接至電容器240之一 個板（亦即導體235)，而P_r本體260係電連接至電容器 240之另一個板（亦即膜片120)。額外饋線最好是為每個 5 配置在絕緣區塊232之表面234上之額外導體而設置。饋 線280最好是在不需要將結構支撐部提供至電極230的情 況下，能與電極230接觸。相反地，供電極之30用之結構 支撐部係藉由P_r本體260之中央輪轂266而設置。 如上所述，P_r本體260之一項優點係為中央輪轂266 10 相對於殼262係有益於維持實質上的靜止或不動狀態。亦 即，輻條264能為中央輪轂266提供穩定安裝。因為中央 輪轂266相對於殼262維持實質上的靜止或不動狀態，所 以電極230相對於膜片120之額定位置係能維持實質上的 靜止。組件200能藉以具優勢地提供電極230與膜片120 15 間之實質上固定的額定距離。 中央輪轂266相對於殼262維持實質上靜止的一個理 由，係關於組件200中之彈力之消除或減少。如上所述， 習知技術之轉換器組件100使用由壓縮彈性元件192所產 生的彈力以維持電極130之位置。習知技術組件100之電 20 極130因此會隨著時間受到”緩變（creep)’f或運動。改進的 轉換器組件200係使用輻條264而非使用這種彈性元件， 以固定中央輪轂266之位置，俾能使輪轂266形成穩定安 裝平台。然後，組件200使用例如螺栓205(或鉚釘，或 黏接劑，或焊接接合，或其他型式之卡扣件）之卡扣 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項δ.寫本頁) S· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 524968 A7 五、發明說明（ >丨 10 15 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 20 、牛、確實地將電極23〇固定至中央輪轂266之穩定安裝 平口。因為中央輪較266之穩定靜止本質，所以電極230 會維持靜止。 輻條264取好是由固體構件所形成。在標稱狀態（例 如以、、且件200之標稱運作溫度）下，輕條…最好是不 在任何，力或壓縮之下。雖然習知技術組件HH)之特徵為 相當大量的儲能或勢能（由彈性元件192之壓顧產生）， 而改進的轉換器組件2〇〇中之儲能量卻為零或很靠近零。 組件200中之儲能的缺乏或減少，易於使組件200之所有 疋件（包含中央輪轂266與電極23〇)隨著時間而維持實質 上靜止與穩定。 ' 雖然中央輪轂266在組件200之標稱運作狀態期間， 傾向於維持靜止，但是在某些實施例中，輪較施可能在 組件2GG經歷機械或熱衝擊或應力時，經歷過某種移動。 舉例而言，加熱或冷卻組件2〇〇導致輻條264之熱膨脹或 收縮。這難膨脹或收縮可將每一個輻條置於麗縮或張力 之下’而輻條264上之壓縮或張力可能導致中央輪較鳩 之某些位移0 ® 6A顯示p—^體鳩之剖面側視圖，其 顯示殼體262、㈣264與中央輪轂施皆在標稱運作位 置上。圖6B顯示在加熱之後，圖6A所示之Ρ—Γ本體26〇 之剖面側視圖。熱導致輻條264之熱膨脹，從而導致令央 輪轂266之朝上位移（或彎曲）。 、 為了減少這種由熱或機械衝擊或應力所導致的位移， 在組件200之較佳實施例_，輻條264包含凹形槽

(請先閲讀背面之注意事項§寫本頁) i線- 524968 A7 B7 五、發明說明（>> 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 停264、：人B、與4D所示之本實施例中，每-個輻 I 64包3兩個凹形槽加。在圖沾中，所顯示之其中 -個輻條264係包含兩個凹形槽。為了便於圖例顯：起 見圖3B中之兩個輻條264係顯示為不包含任何凹形槽， 然而，熟習本項技藝者將明白到這些輻條之每一個最好是 不包含凹形槽。即使在輻條264處在壓縮或張力之下時疋 凹形槽269允許輻條264維持中央輪較266之穩定位置。 =即，凹形槽269允許每一條輻條264在輻條264遭受壓 縮或張力時變形。每個輻條264最好是設有匹配或互補式 的凹形槽269(亦即’―個輻條中之凹形槽匹配另一個輕 條中之凹形槽）。因為所有輻條264都設有互補式凹形槽 269,在-個輻條中之形變會匹配或補償由其他輻條2二 所經歷的形變。由所有輻條264所經歷的互補式形變，即 使在存在熱或機械衝擊或應力的情況下，仍會使中央輪較 266在標稱運作位置上維持穩定。 於圖4A、4B肖4D所示之本實施例中，每一條輕條 264都設有兩個互補式長方形凹形槽269。熟習本項技蓺 者將明白到，在其他實施例中，仍可使用其他型式之凹ς 槽牛例而。’凹形槽之形狀並不是很重要，它們的特徵 可以是其他形狀以及譬如半圓形或三角形，而不一定要是 長方形。又’亦可設置其他數目之凹槽，而非在每條輕條 中設置兩個凹形槽。在較佳實施例中，每條輻條包含至少 兩個凹形槽。熟習本項技藝者將明白到，可採用有限元件 分析以計算可與本發明一 <使用之其他圖案之凹形 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 4格（210 X 297公爱） i 10 訂 15 20

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槽0 :4A-4D所示之p—r本體26〇之較佳實施例包含三 4。每—條輻條㈣直線狀，並朝實質上垂直於 1—=: 260之中心軸線261的方向延伸。然而，熟習本 者將明白到’本發明亦可能使用其他圖案之輻條。 圖一7A^ 7B、7C肖7D顯示替換構造之輻條264。圖 顯示三條輻條構造，其中每—條輻條係呈現曲線狀而 非直線狀。圖7B、7C#叩顯示四條、兩條、與一條輻 條構造。p_r本體260最好是包含兩條以上的輻條264, 然而，-條輻條之實施例（圖7D所示之一例）亦包含在本 發明之内。在圖7A、7B與7C所示之所有構造中，每一 條輻條最好是設有凹形槽（未顯示）。 ^除了在存在熱或機械衝擊或應力的情況下提供改進的 穩疋度以夕卜P一r本體260之輻條設計亦在存在超壓狀態 之情況下提供改進的穩定度。舉例而言，參見圖3a_3c， 超壓狀態可導致膜片120接觸並移開電極23〇。輻條 彈性向上彎曲以允許電極230之這樣的位移。然而，當超 壓狀態消散時，H條264傾向於回復至它們的原始運作位 置，藉以使電極230回復至其希望的標稱運作位置。在有 或沒有凹形槽的情況下，P—r本體26〇之輻條設計可在存 在超壓狀態的情況下提供改進的性能。雖然習知技術組件 100之彈性70件192可導致電極130在超壓狀態以後的再 次固定（或移動），但是P_r本體260之輻條264傾向於一 直使電極230在超壓狀態以後回復至其原始的希望標

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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 524968 A7 B7 五、發明說明（>φ) 稱運作位置。 P_r本體260(包含殼262、輻條264與中央輪轂266) 最好是屬於整塊（亦即單一隔片）金屬構造。P_r本體之較 佳製造方法係藉由擠製。雖然單一構造是較佳構造，但熟 5 習本項技藝者將可明白到P_r本體260亦可選擇性地由分 離零件所形成。 在較佳實施例中，P_x覆蓋部140、P_r本體260、P_r 覆蓋部170、輪轂266、輻條264與隔板206全部都是由 相同的金屬（例如英高鎳（Inconel)® :錄、鐵與鉻合金）所 10 製造出。絕緣區塊232最好是由氧化鋁或Fosterite(亦即， 鎂矽酸鹽）所製造。 1.金屬電極 圖8A顯示依據本發明所建構之另一個電容壓力轉換 器組件400之局部剖面側視圖。圖8B顯示組件400之分 15 解圖。類似於組件200(例如，圖3A、3B與3C所示）的是， 組件400包含Ρ_Γ本體260、P_r覆蓋部170、P—X覆蓋部 140與膜片120。組件400亦包含由P_r本體260之輪轂 266所支撐之電極。然而，組件400包含不同型式之電極 430，而非使用電極230。圖9顯示電極430之俯視圖。 20 電極430係為完全之金屬（亦即，不像電極130或230的 是，電極430並不包含絕緣或陶瓷零件）。電極430包含 碟形導電板431與圓柱形導電支撐桿432。桿432係結合 至板431，俾能使電極430之特徵為倒T形，如圖8A與 8B所示。吾人可將桿432焊接或以其他方法固定至板 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ------------»!裝 (請先閲讀背面之注意事項 寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 524968 A7

5 10 15 或者’吾人可將桿432與板431形成為單—之整塊 造。電S 430係安裝於組件彻中，俾能使桿431 k過由輪轂266所界定之中央開孔265。例如玻 絕緣介電材料452 #用以lii $ *曰Μ， 係用以固疋杯432，以使其相對於輪轂 266而維持固定。 ，、且件400具有數個優點。第—，從電極除去陶竟的動 =，係藉由降低雜散電容之效應而改善了組件4〇〇之性 能。在習知技術之例如電極13〇(圖1A所示）之電極中， 其中導電板係配置於絕緣陶变圓盤上，陶£之存在易於產 生金屬外殼部分與導電板間之相當大的雜散電容，其不良 :影響膜片與導電板間之電容測量。亦即·，因為其高介電 陶究導致”放大效應，，，此放大效應易於使圍繞金屬 外殼與導電板看來似乎比它們實際上更緊密靠在一起，所 以雜散電容相當大。這些雜散電容減少了壓力轉換器之靈 敏度。從電極除去陶瓷的動作消除了此種”放大效應"，藉 以允許組件400更正確地測量膜片與導電板431間之距 離。 -------I------^ (請先閲讀背面之注意事項 寫本頁) 線」 __ 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 第二，從電極除去陶瓷的動作，改善了轉換器組件4〇〇 之熱穩定度。陶瓷與金屬之熱膨脹係數並不相等。因此， 加熱習知技術組件1〇〇會使得Ρ-Γ本體比電極13〇之陶瓷 朝垂直方向（與所有其他方向）擴張得更快。所以，加熱組 件100之動作會使得導體134與膜片120間之距離增加。 因為組件100之膜片120與導體134間之距離可因應溫度 變化而改變，所以組件1〇〇並非熱穩定（亦即，理想上， 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 524968 A7

、*與電極間之距離只因應容室110與112間之壓差 而改變）。才目較於組件⑽之下，在組件400巾，電極43〇 並不包合任何陶£’而是包含完全之金屬。這允許電極咖 之熱膨脹係數能匹配p_r本體26〇之熱膨服係數，藉以改 。、且件400之熱穩定度（亦即，膜片120與板431之下表 面間之距離並不會因應溫度變化而易於改變)。在較佳實 施例中’ Ρ_Γ本體26〇與電極43〇兩者皆是由例 如英高鎳）所製造。 第三，介電插塞452將電極430固定得比機械螺栓或 其他機械卡扣件能做到的更可靠。因為螺栓與其他機械卡 扣件會隨著時間鬆開、移動或以其他方式改變，所以介電 插塞452會易於持續相當長時期地維持穩定且不變動，藉 以將電極430固^於相對於輪較施之非常固定的位置。曰 在某些實施例中’組件4〇〇之輪較266可能切有螺紋以容 納螺栓型式之卡扣件。然而’在組件4〇〇巾，這種螺紋並 非必要。 第四，因為電極430係於組件4〇〇内部之位置（亦即 於輪較266)被固定至組件4〇〇，所以介電插塞扣不需形 成氣密密封。這仍然與習知技術元件 = —號所說明的)大不相同，其中將電極 之介電材料亦形成組件之外部環境與内部容室間之氣;^ 封。在這種習知技術元件中，形成氣密密封之需求通常^ 定介電材料之選擇，並通常使用玻璃密封合金。玻璃密封 合金是不利的，因為⑴它們在選擇方面受到限制:因 裝--- (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) --線- 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） — III- 524968 A7 B7 五、發明說明（>7) 而在特性之範圍方面受到限制（例如熱膨脹係數）；（2)它們 是相當昂貴的；以及（3)它們會生銹（因為它們包含鐵）。玻 璃密封合金亦難以熔解。此種特性使其難以將電極正確地 置於使用玻璃密封合金以固定電極之習知技術元件中，此 5 種特性亦會增加它們的製造費用。因為組件400之介電插 塞452不需形成氣密密封，所以用以形成插塞452之材料 主要是由於它們的容易使用與它們的能力而被選取，以將 電極430固定於穩定位置，而此種選擇並不需要與使密封 部達成氣密之需求妥協。用以形成介電插塞452之較佳材 10 料，特別是例如由康乃狄格州 Milford之Northeast Electronics所提供之摻雜玻璃，或例如那些由紐約New Lebanon之CeramTec公司的部門Ceramaseal所提供之陶 瓷。 除了上述所探討之P_r本體260、P_r覆蓋部170、P_x 15 覆蓋部140、膜片120與電極430以外，轉換器組件400 另外包含隔板450、導電饋線480、玻璃插塞485與導電 配線486。饋線480係為延伸通過界定於P_r覆蓋部170 中之開孔之導電銷。饋線480之一端484係位於組件400 之外部，而另一端482係位於組件400之内部。玻璃插塞 20 485將饋線480固定於相對於P_r覆蓋部170之一定位置， 並使饋線480與Ρ_Γ覆蓋部170電性絕緣。導電配線486 實體上連接至桿432之頂部，並連接至饋線480之内端 482，藉以使饋線480電連接至導電板431。在替代實施 例中，可能使用彈簧以置換導電配線486。因此，外 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------i!裝 請先閱讀背面之注意事項^? 寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 524968 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（β ) 部電路可藉由連接至饋線480之外端484而電連接至板 431(亦即，用以測量由膜片120與板431所形成之電容器 之電容）。 不像介電材料452(將電極430固定於一定位置）的 5 是，玻璃插塞485形成氣密密封。然而，因為不需要以電 極430所需之高精度安置饋線480，所以相當容易形成插 塞 485 〇 - 隔板450具有環狀，並被配置在P_r本體260之下表 面268與膜片120之上表面之間。隔板450通常被焊接至 10 本體260之下表面268與膜片120。P_r覆蓋部170、P_r 本體260、隔板450與膜片120共同界定密封内部容室 112。Ρ_χ覆蓋部140與膜片120共同界定内部容室110。 導電板431與膜片120 —起形成感測器電容器438。 導電板431之下表面之配置最好是能使其與P_r本體260 15 之下表面268共平面。當板431之下表面與P_r本體260 之下表面268共平面時，膜片120與板431間之額定間隙 係完全由隔板450之厚度所決定。隔板450之厚度的較佳 值係在大約0.001吋至大約0.020吋之間。舉例而言，形 成隔板450之較佳材料係為Invar®，Kovar®，與Ineonel®。 2〇 用以將電極430附著至Pj本體260之一個較佳方 法，係用以（1)將板431之下表面置於平面（例如平臺）上； (2)將P_r本體260之下表面268置於相同平面之上，俾 能使桿432延伸通過輪轂266,並使桿432被放在輪轂266 内之中央；以及（3)當這樣安置電極430與P_r本體260 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項填寫本頁) __良 上-β· -線- 五、發明說明（>1) 時’形成介電插塞452。介電插塞452可能藉由下述方式 成·將介電材料置放在輪較266與桿432之間；加熱 轉以融化介電材料；然後允許介電材料變冷與凝固。… 如圖8A肖8B所示’輕條264係從管狀殼之内部表 :263或P_r本體26〇之側壁262延伸。内部表面26^輕 條264係從内部表面263延伸）最好是垂直，亦即平行於 中:軸線261。内部263與殼加之外部表面兩者最好是 實質上垂直，亦即平行於中心轴線261。一般而言，氣壓 對於例如P_r覆蓋部17G之電容壓力轉換器外殼之拙劣支 撐部分的效應最大，並在以非常低壓運作之轉換器中被放 大:在習知技術元件中’其中電極係固定至相當薄的水平 覆盍部（如上述參考之美國專利第M42,962號所舉例說 明）’乳壓之改變可能會不適當地改變膜片與電極間之額 定間隙。組件400之Ρ_Γ本體26〇之垂直殼262最好是相 15當厚的（例如〇.25忖），且更進一步地由輕條…所支撐， 因此其乃是非常牢固、堅固，且相當不受氣壓改變的影響 (亦即，它並不會因應氣壓之改變而有一點彎屈或彎曲卜 因此，組件400之ρ_Γ本體26〇會使電極43〇與氣壓對電 容壓力轉換器之外部的效應隔離。因為安裝有電極43〇之 2〇輪轂266係位於外殼之内部，且最好是固定至外殼之垂直 部分（其乃比P_r覆蓋部ηο更堅固，且較少受到氣壓變 =影響）’所以能使電極430與外部壓力變化隔離，並提 高了組件400之穩定度。甚至為了提高穩定度電容壓力 轉換器400亦可將凹形槽併入上述關於組件2〇〇之型 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 524968 A7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（$〇 ) 式269之輻條264(例如圖4B所示）。在替代實施例中， 可以將電極430從輪轂與輻條型式電極安裝部之變化懸吊 下來。舉例而言，電極安裝部可以是任何之電極安裝部， 其乃從P—r殼262延伸進入容室112之中心並界定開孔， 其中改進的電極430係以絕緣材料之插塞而結合至此安裝 部。 圖10A與10B分別顯示依據本發明所建構之另一個 實施例的電容壓力轉換器組件5〇〇之剖面側視圖與分解 圖。組件500很類似於組件4〇〇。然而，取代只包含單一 電極430(如在組件400的情況下）的是，組件5〇〇包含兩 個電極··第一電極430與第二電極53〇。第一電極43〇與 第一電極530最好是分別配置成内部電極與外部電極，如 圖10A與10B所不。圖U顯示第二電極53〇之俯視圖。 第二電極530包含環狀的平面導電板531、導電杯狀 水平支撐部533與導電管狀支撐部532。類似於電極 的是，第二電極530最好完全是金屬。板531、水平支撐 部533與管狀支撐部532可能全部形成為單一導電整塊構 造，或者這些元件可能分開形成，並以焊接或其他方式結 合在一起。 σ 在組件500中’第二電極53〇包圍第一電極 二電極導電板531之下表面係與第一電極導電板431之下 表面共平面’並包圍第—電極導電板431之下表面 f撐部532包圍第一電極支撐部432，並沿著軸線261盘 第-電極支撲部432共軸延伸。管狀支揮部阳係像 10 15 20 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項^填寫本頁) K裝 寫太 524968 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（>1 ) 桿432 —樣延伸通過輪轂266之中央開孔265。 除了第二電極以外，組件500亦包含兩個介電材料 552、554之支撐部、第二導電饋線580、第二玻璃插塞585 與第二導電配線586。第二饋線580延伸通過P_r覆蓋部 5 170中之第二開孔。第二玻璃插塞585相對於覆蓋部170 地固定饋線580，亦使饋線580與覆蓋部170電性絕緣。 配線586使管狀支撐部532之頂部電連接至位於組件500 内部之饋線580之末端。介電材料554將管狀支撐部532 固定至輪轂266，亦使電極530與輪轂266電性絕緣。介 10 電材料552將支撐桿432固定於管狀支撐部532之内部， 亦使第一電極430與第二電極530電性絕緣。類似於組件 400之介電材料452的是，介電材料552與554不需形成 氣密密封。用以將電極430與電極530接合至輪轂266之 較佳方法，係用以（1)將板431之下表面置於平面（例如平 15 臺）之上；（2)將導電板531之下表面置於相同平面之上， 俾能使其包圍板431，並使桿432延伸通過管狀支撐部 532; (3)將P_r本體260之下表面268置於相同平面之上， 俾能使桿432與管狀支撐部532延伸通過輪轂266，並被 放在輪轂266内之中央；以及（4)當如此安置電極430與530 20 時，形成介電插塞552與554。介電插塞552與554可能 以類似於組件400中之插塞452的方式形成。 膜片120與板431形成第一電容器438，而膜片120 與板531形成第二電容器538。組件500藉以提供兩個電 容器，其可用以感測密封内部容室110與112中之壓 33 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) ^裝 上-o· ;線· 524968

五、發明說明（以 5

ο IX 5 11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 力差異。兩個電容器最好是藉由使得環狀板531之面積等 於圓形板431之面積而達到平衡。 、 圖12A與12B顯示轉換器組件5〇〇之替換實施例之 局部剖面之俯視圖與剖面側視圖。於此例示實施例中，係 為每一條饋線設置同轴屏蔽。又，第二電極53〇具有更圓、 較少角形的構造。亦即，導電板531與杯狀水平支撐部533 間之接合係為圓形而非角形。 圖13A與13B分別顯示轉換器組件5〇〇之又另一替 換實施例之局部剖面俯視圖與剖面側視圖。本實施例包含 P一X本體540而非P—X覆蓋部140，而Ρ-Χ本體54〇實質 上係比P_x覆蓋部140來得更厚且更堅固。此種例示實 施例尤其適合設置小型化的轉換器。舉例而言，於本實施 例中，P—r本體260之直徑可能製造成小於1 〇〇吋之直徑。 2 ·具有彈性接合點與凹槽之陶瓷電極 圖14顯示依據本發明之另一樣態所建構之另一壓力 感測器的一部分610,其乃顯示於用以製造裝置之配件612 上。亦如所圖15所示，在某些實施例中，外殼部分614 最好是設計成具有一些輻條616之輪轂617(例如，美國 專利第5,965,821號所說明的）。輪轂具有開口部618，其 以接合點622支撐固定於輪轂617之支撐桿620。接合點 622可由例如硼矽酸鉛之透明或不透明玻璃所構成，或可 以是金屬銅焊或焊料、陶瓷或玻璃陶瓷。桿620最好是由 例如96%氧化鋁或矽酸鐘（Forsterite)之陶瓷所構成；而外 殼部分6丨4最好是由例如係為鎳、鉻與鐵合金之鉻鎳 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _________— I!良 i I (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) --線· 52聊g

五、發明說明（〇) 5

ο IX

5 IX 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 鐵合金（Inconel)之金屬所構成。 於才干620之另一知係為電極628，其乃由陶兗圓盤（具 有一個或更多個例如金屬膜之形成於圓盤之下表面上的導 體630)所製成。電極628可能是接合至桿62〇以形成實 質上具有τ形剖面之單元的分離隔片。如圖16所更詳細 顯示的’電極628最好是具有兩個形成於圓盤之下表面上 之同心導電環部630,其乃位於與圓盤接合至桿之處的反 側’並面向膜片640所處之處（參見圖17)。 圖14所示之製造配件612有助於在將膜片640焊接 或以別的方法接合至外殼部分614時，設定並維持電極628 上之導體630與臈片640間之距離d。配件612具有界定 電極628與膜片640間之距離d的凸出部分634之表面。 此距離可以是相當小，例如25至400微米。電極628與 桿620以及接合點622係以將電極放置在配件612上之方 式设置於外殼614中。然後，融化與冷卻接合材料，以便 使桿620接合在開口部618之内，以確保電極628之外殼 部分614之下表面能藉由希望距離d而隔開。這因而確保 電極628之下表面將在組裝轉換器中之組件已冷卻之後， 與膜片640隔開了距離d或相關的距離d，。在製造或使用 時之感測器600的溫度改變期間，玻璃接合點622提供桿 620與外殼614間之彈性接合，並與桿620之高剛性共同 幫助避免由溫度改變所產生的應變從外殼614傳到電極 628 〇 桿620係剛性固定於開口部618中，用以將機械 35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公麓） 請先閲讀背面之注意事項 寫本頁) 裝 訂· · 524968 Α7 Β7 五、發明說明（π) 支撐部提供至電極628，但其並不需要提供電性連接，亦 即，桿620不需是可導電（雖然可以是）。吾人最好是經由 設置在輻條616間之額外引線636而提供電性連接至導體 630 〇 5 參見圖17，其乃以更完成的形狀顯示壓力感測器 600,膜片640係被焊接至外殼部分614,第二外殼構件642 係被焊接於膜片640之另一側上，而另一個外殼構件644 可能被焊接遍及圖14所示之外殼部分614之頂部以界定 裝置外殼。或者，外殼部分614與構件644可能成一體形 10 成。外殼構件644亦具有開口部648以建立參考壓力。開 口部646允許流體進入感測容室，並使膜片640相對於電 極6 2 8而移動。 電路637提供信號至膜片640與電極628 ;例如，電 路637可能包含以共振頻率為特徵之儲能電路，此頻率係 15 為電極628與膜片640間之電容的函數。當膜片640移動 時，電容係因應來自開口部646之壓力相對於膜片640之 另一側的壓力之改變而產生變化。一般而言，係將非零信 號提供至電極，且使外殼與膜片接地。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參見圖18Α，吾人可將電極圓盤與支柱製造成具有支 20 柱部分652與圓盤部分654之單一整塊Τ形隔片650，而 非製造成兩個分離隔片。支柱部分652係利用可能是玻 璃、金屬或陶瓷的接合點653，而剛性結合至輻條616。 如果是玻璃，則接合點653可能由接合至陶瓷之例如硼矽 酸鉛玻璃之透明或不透明玻璃所製成。在支柱部分652 36 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 524968 A7 "' --— R7_____ 五、發明說明（技） 與圓盤部分654合在一起的情況下，實質上圓形的凹槽奶 係形成於支柱部分652之基底周圍的圓盤部分654之上表 面中。凹槽係由内徑657、外徑659與深度663所界定。 凹槽之寬度係由外徑659與内徑657間之差異所界定。在 5支柱部分652與圓盤部分654接合之處，凹槽655之内徑 657大約等於支柱部分652之直徑。凹槽655最好是具有 大約等於一半的圓盤部分654之厚度664之深度663。此 種凹槽655係用以減低於接合點之應變，並用以使圓盤部 分654維持水平。 10 如上所述，溫度變化一般對感測器之精度會有不良之 影響。在外殼是金屬而電極（及/或電極支撐部）是陶瓷， 且實質上具有不同膨脹係數時，這種情況特別正碟。在感 測電容器中，間隙尺寸將是受感測之壓力與加於裝置之溫 度兩者之函數。雙電極設計採用，，平面消除（planar 15 rejection)”之原理，用以濾除感測未知壓力時之溫度效應。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一般而言，在雙電極設計中，測量電容係為第一與第二電 容器間之電容差異。依據平面消除概念，只要兩個電極維 持平面’由溫度效應所產生之任何間隙的效應對兩個電容 器而言將是相同的’且將在差異測量時被抵銷。或者，吾 20人可預先測量並紀錄第一與第二電容器對各種溫度與壓力 狀態之反應。只要雙電極設計中之第一與第二電極能維持 平面，這些已知特徵可能用以表示第一與第二電容器之測 量電容的相互關係’以決定任何對信號之溫度效應，並調 整那些效應以獲得正確的壓力讀取。因為依此方式使 37 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 g (21G X 297公楚）" 524968 A7 B7 五、發明說明Ο ) 5 10 5 11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 用兩個平面電極係用以補償或”消除”任何溫度相關的失 真’所以此種設計特徵係以”平面消除”表示。雖然雙電極 設計對穩定狀態中之平面消除有效（當可預先預測並待徵 化相對差異時），但在過渡狀態中，非平面的改變與效應 之組合會損害此種形式之溫度補償。 在製造期間’壓力轉換器可能受到很高的溫度（例如 在450°C之範圍），以特別形成接合點653。接合點653之 形成，係於那些高溫度設定電極與膜片間之初始間隙。當 壓力轉換器冷卻時’壓力轉換器之某些零件會收縮且間隙 會改變。將冷卻效應納入考量之情況下，只要轉換器之某 些部分以可預測的方式收縮至已知位置，就可藉由在形成 接合點653時適當設定初始間隙，而在冷卻的壓力轉換器 中獲得希望間隙。然而，如果轉換器之某些部分在冷卻期 間產生彎曲，則無法達到希望間隙。在製造期間，彎曲與 其他瞬間效應之極限對於控制間隙是相當重要的。在運作 期間，壓力轉換器亦可能遭受到溫度變化；然而，這些變 化之範圍一般將更受限於製造溫度，且在製造溫度之範圍 之内。因此，如果在製造期間監視、控制與補償壓力轉換 器之溫度響應，則在壓力轉換器之運作期間的溫度響應亦 將是可預測的。 不論是在製造期間或是在運作期間，凹槽655減少圓 盤部分654之形狀的瞬間改變，並在轉換器6〇〇受到溫产 變化時減少壓力轉換器600之某些部分的相對位置的瞬； 改變。圖18B顯示依據|㈣之具有㈣支柱之 ______________R <請先閲讀背面之注意事項3 寫本頁) 38 524968 A7

5 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 20 器之替代實施例6〇1。_ 18B又顯示在缺乏例如凹槽655 之凹槽的情況下，電極圓盤65〇因應溫度改變而彎曲之狀 況。當壓力轉換器術受熱時，目為在金屬外殼…擴張 得比陶瓷電極654來得快，所以膜片64〇與電極之下 表面間的間隙會增加。又，當感測器6〇1受熱時，支柱部 分652係加熱得比圓盤部分654快。支柱部分652實體上 經由接合點653而與外殼644接觸，並主要由傳導所加熱。 圓盤。P刀654係藉由從外^1 644 則邊的輻射以及經由支柱 652之傳導而受熱。支柱部分的在受熱時擴張得比圓盤 654快，其係朝箭頭661表示之向外方向，從中心將壓力 施加在圓盤654上。圓盤654會因應應力而彎曲，俾能使 圓盤654之外緣朝下移動，如箭頭662所說明與顯示。因 此，在如圖16之雙電極設計中，外部電極相對於内部電 極而移動成較接近膜片640。當壓力轉換器6〇1冷卻時， 會產生反效應。亦即，支柱部分652在冷卻時收縮得比圓 孤654陕，而在其中心周圍將圓盤向内拉。圓盤654 會因應應力而彎曲，俾能使圓盤654之外緣朝上移動。此 種彎曲會損害壓力轉換器6〇1之平面消除，並因而導致所 觀察之電容與壓力測量之失真。雖然溫度效應在壓力轉換 器處於瞬間狀態時會變成非平面，但是一旦壓力轉換器已 均勻受熱，這種效應就會消失。、凹槽655會減輕這種問題。在瞬間狀態期間，凹槽655 減少來自支柱部分652之在圓盤部分654上的向内或向外 徑向應變，並縮小或消除扭曲電容之彎曲效應。凹槽 39 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事 丨裝·— 項寫本頁) - -線· 524968 A7

五、發明說明（W L5 之:種^佳位置與尺寸，可由有限元素分析所決^。舉例 有直徑0.25吋之支柱〆/于之電極’以及具 忖與寬度έ，凹槽655最好是具有深度0」 圓盤部分654最好是圓形，但亦可是正方形或某 f旱652可以受到金屬化以完成導電路徑，或可以： 如之㈣脹金屬合金，錄、鐵錢之合金所構成。 膜片640 一般分別為例如英高鎳之金屬與無應 變鋼，而其他元件一般為陶瓷或玻璃。 3·具有低熱膨脹係數之插塞 圖19顯示依據本發明之另-個樣態之電容壓力感測 益7〇1(圖21所示）之-個部分700。感測器7〇1具有焊接 在第一外殼構# 7U肖第二外殼構件716之間的膜片 712。外殼構件716具有用以接收流體進入容冑719之 口部 718。 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) H I “ 裝 120_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 電極720係位於膜片712之接收流體之另一側。電極 720可能由導電材料所構成。或者，電極，最好是包含 例如陶瓷圓盤之介電盤（具有形成於其表面上之導電薄膜 726)，俾能使導電薄膜726面向膜片712。電極係連 接至最好是由陶竟所構成之綠722，其向上延伸達到位 於外殼構件714中之開口部724。 又參見圖2G’外殼構件714最好是包含輪較728與 數條輻條730。然而’外殼構件714可選擇性地包含實質 上具有開孔之固體電極安裝構件以取代輪轂728。桿 40

--線』 524968 A7 B7 五、發明說明（θ ) (請先閱讀背面之注意事項δ寫本頁) 722延伸進入位於輪轂728中心的開口部724。桿722可 藉由卡扣件、黏接劑或其他接合材料而裝設至輪轂728。 電性引線732在輻條730之間延伸到達電極720，以將電 性信號提供至導電薄膜。或者，引線732可延伸通過桿722 5 或通過位於固體電極安裝構件中之開孔。 在本發明之此種樣態之第一實施例中，如圖19所示， 低熱膨脹係數（TCE)插塞736係剛性連接至岭開口部724 中之外殼部分714。插塞736最好是具有相對於外殼之低 熱膨脹係數。插塞736最好是具有少於或等於桿722之熱 10 膨脹係數。插塞736可具有一些不同之構造。如於此所顯 示，插塞736具有較大直徑部分與較小直徑部分，以界定 座落在外殼構件714之肩部。吾人可藉由給插塞736罩上 玻璃、焊接，收縮配合或其他方法，而將插塞736剛性連 接至外殼構件714，用以使其剛性固定於一定位置。 --線· 15 簡言之，在典型的製造與運作狀況下，插塞736允許 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 更精確的間隙控制。吾人已發現到當壓力轉換器所遭受到 之溫度改變時，具有低膨脹係數之插塞736會在感測器受 熱與冷卻時，相對於外殼714而維持穩定。一般在感測器 冷卻時，插塞736避免外殼如線738所示向内徑方向移動， 20 並產生力矩以抵抗在支柱722連接至外殼714之處所產生 的力矩。 本發明之額外實施例701與702係顯示於圖21與22Α 中。圖22Β顯示壓力轉換器702之部分703，其繪製顯示 在缺乏例如插塞753之低TCE插塞的情況下之溫度改 41 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 524968

發明說明（妒） (請先閱讀背面之注意事項§寫本頁) •線· 120_I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 變效應。如上所述，在製造期間，可能以下述方式設定間 隙：譬如，藉由將電極720與桿722設定於製造配件上， 將支柱722插入外殼714，並於450°C之溫度範圍内藉由 接合而使其剛性固定至外殼714。當壓力轉換器在製程之 後冷卻時，壓力轉換器之某些部分（例如外殼715、以及 包含電極744與支柱742之整塊T形組件741)會收縮。 外殼715、電極744與支柱742可能依據它們各自的熱膨 脹係數與其他特性，而以不同速率冷卻與收縮。尤其，在 外殼715是金屬而電極744與支柱742是陶莞的情況下， 具有較高熱膨脹係數之外殼715通常將冷卻與收縮得比電 極744和支柱742來得快。一般而言，外殼715將沿著以 箭頭770表示之方向向内收縮在支柱742周圍。外殼715 係傾向於收縮到開孔直徑將小於支柱742直徑的位置。一 旦外殼715收縮到開孔之直徑等於支柱742之直徑的位 置’更進一步的收縮就會因支柱742之存在而受到抑制。 由於支柱742之剛性，此種收縮將把向外壓力施加在外殼 構件715上，而外殼構件715係沿著以箭頭772表示之方 向將支柱742固定住。外殼構件715將因應應變而彎屈， 上部分將朝下彎曲，且外殼715之外壁將向外彎曲至靠近 臈片之部分周圍，如箭頭774所說明與顯示。雖然壓力轉 換裔7 0 2可能在穩定狀態中回復至正常，但這些變化將改 變電極744之位置，改變完成的壓力轉換器702中之額定 間隙之尺寸，並導致不正確的壓力測量。 例如插塞753之低TCE構件會妨礙這種趨勢。插塞 42 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明（斗丨） 5 ^ ί有比外殼715或支柱742更低的熱膨脹係、數。插塞 會收縮得練何-個更贿。靠753㈣礙外 朝方向770向内收縮。尤其’插塞753係朝以箭頭二 不之方向向外施加力量，並避免外殼715向内彎 外殼之f曲縮小，所以插塞753會幫助電極744之定位: 並改善完成的轉換器702之額定間隙之精度。製程^ =二文變對於間隙之效應，係與運作期間溫摩改變之：應 相關聯，並成為運作期間之溫度改變之效應的前死。控制 這些效應的動作改善了感測器之精度，以作為製造與運作 10 參數。 5 ο 1 _2 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參見圖20，在本發明之另一個實施例中，低tce材 料之長條740係剛性連接至輻條73〇。長條74〇可能實質 上沿著輻條73G之長度延伸，並可被焊接至輻條。金屬可 以是例如K〇var。長條740最好是由金屬所構成，藉以形 成雙金屬輻條。對於圖19、21與22A_B中之插塞而言， 這些長條740都能產生類似之目的。 外殼構件714因此具有環狀部分與本質上位於平行膜 片712之平面上之部分（例如輪轂728與三條輻條73〇)。 具有低TCE之構件（最好是低於外殼構件714之tce，且 最好亦是低於用以製成圓盤720之介電材料之TCE)，係 位在面向遠離臈片712之一側上的外殼構件714之部分 參見圖21，其中某些構件係來自圖Η與2〇而被再 度使用’替代實施例701包含位在整體構件74〇(包含 43 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 524968 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（私） 整塊支柱部分742與圓盤部分744)之下側上之形成為金 屬膜之電極。支柱部分742係利用在外殼714之開口部750 中之玻璃密封748，而剛性連接至外殼714。圓盤部分744 具有於支柱部分742與圓盤部分744之交會處所形成的凹 5 槽746。具有類似於支柱部分742之外徑的内徑之凹槽 746，係作為應變消除通道，以協助使圓盤部分744維持 平坦。 插塞752係位於開口部750之頂部，插塞752乃由如 上所述之低TCE材料所構成。如於此所顯示的，插塞752 10 係沿著其軸而被塑造成具有開孔之圓柱形環（類似於墊 圈），且其乃座落在外殼714中之肩部754。插塞752可 能被玻璃密封圈或其他接合機構所固定。一些額外之已知… 零件係顯示於此，這些零件包含：用以設定壓力並允許真 空吸出之開口部756 ;用以電性連接至電極之配件758 ; 15 以及在封鎖開口部756之後用以從大氣中移除例如氫之某 些分子之吸氣罐760。 圖22顯示依據本發明所建構之額外實施例之壓力感 測器702。壓力感測器702包含整體之第一外殼構件715， 其乃將電極安裝部分整合併入裝置外殼中，並消除分離覆 20 蓋部之需要，如同圖19與21之外殼構件714所示。電極 741包含支柱部分742與圓盤部分744。電極741之支柱 部分742係中心地結合至整體之第一外殼構件715。最好 是，支柱部分742延伸進入外殼構件715之下表面中的凹 部。電極741可任意包含凹槽，以減少圓盤部分744 44 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 1寫太 訂* · --線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 49 2 A7 __B7___ 五、發明說明（衫） !!1! :^一 i I (請先閱讀背面之注意事項|^寫本頁) 上之應變（例如，如圖21所示之凹槽741)。支柱部分可能 藉由玻璃插塞748而固定至外殼構件715。低TCE插塞753 會減少由於溫度變化之感測器702之某些部分的相對定位 的瞬間改變。低TCE插塞753係安置於外殼構件715之 5 上表面上，面向固定電極741之支柱部分742之遠離膜片 712之側面的凹部。低TCE插塞753最好是圓形或環狀。 低TCE插塞753可能藉由玻璃插塞755而固定至外殼構 件715，類似於供電極741之支柱部分742使用之插塞 748。低TCE插塞753抵抗外殼715之徑向向内移動，如 10 上所述。第一外殼構件715包含供每個配置於電極741上 之導體用之饋線758。饋線758係藉由玻璃或其他絕緣材 料759而與外殼715絕緣。供電極接合用之玻璃插塞748、 755與759、低TCE構件、以及饋線係可在製程期間同時 形成。 --線· 15 舉例而言，低TCE插塞736、752與753以及長條740 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可由例如氧化铭或石夕酸猛（Forsterite)之陶竟，或例如鐵、 鎳與鈷合金（Kovar)之低TCE金屬所構成。這些材料之TCE 值係為氧化鋁（74)、矽酸錳（100)、與Kovar(50-60)(所有TCE 值係表示為1(T7/°C)。對外殼有用的材料之英高鎳係具有 20 131之TCE。結合低TCE構件之壓力感測器，係可能以 像10毫托範圍内一樣低的壓力運作。插塞736、752與753 或長條740可能具有縮小的軸向膨脹，以作為它們唯一之 實質上的函數。 在本發明之已說明的實施例中，顯然可在不背離 45 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 524968 A7 B7 五、發明說明（竹） 10 15 以下申請專利範圍所界定之本發明之範蜂之下作出各種變 2 1因為在上述設備中，可在不背離包含於此之本發明的 矿可之下作出某些改變，戶斤以其意圖將包含於上述說明或 顯示於附圖令之所有物質解釋成例示之目的，而非限制之 的於此所揭路之電容壓力轉換器已說明關於圓形對稱 之情況，然而本發明並未受限於圓形對稱。已於此說明之 各種形狀’係、彳能在不背離本發明之範缚之下改變。導電 板可具有不同之形狀，且它們的外形不需彼此對應。電極 不需相對於外殼或相對於彼此而以共中心之方式配置。第 二電極不需包圍第-電極。舉例而言，兩個半圓形的電極 可並列配置。允許導電板經由饋線而電性連接至電路之導 電配線’係可通過輻條間之空間而非通過電極之導電支撐 部而直接與導電板接觸。雖然在本發明之某個樣態令，所 說明之介電插塞係以較佳方式接合電極，但是亦可藉由例 如黏接劑而將電極接合至輪轂。又，導電板並不需要與p ^ 本體之下表面共平面。舉例而言，本體可將隔板併入 具有P—r本體之整塊組成物。雖然已於此說明替代設計選 擇之特別例子，但是這些例子係提供作為例示，而非 遺漏。 背 訂 46 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210x297公楚丁 524968 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五 、發明說明（牯） 【圖式之代號說明】 100〜轉換器組件 110〜内部密封容室 112〜内部密封容室 120〜導電膜片 130〜電極 132〜開孔 5 133〜線 134〜導體 135〜中央面 13 6〜肩部 138〜電容器 140〜覆蓋部 . 142〜壓力管 144〜中央開孔 150〜本體 152〜中央開孔 10 154〜肩部 156〜下表面 160〜本體 162〜中央開孔 16 4〜下肩部 166〜上肩部 168〜下表面 170〜覆蓋部 172〜壓力管 174〜中央開孔 15 180〜導電饋線 182〜一端 184〜另一端 185〜玻璃插塞 192〜彈性元件 200〜轉換器組件 205〜螺栓 206〜隔板 208〜凹部 209〜間隙 20 210〜中央開孔 230〜電極 232〜絕緣區塊 234〜下表面 235〜導體 240〜電容器 260〜本體 2 61〜轴線 47 (請先閱讀背面之注意事項3寫本頁) 裝 ;線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 524968 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（# ) 262〜殼 264〜輕條 266〜輪轂 268〜下表面 5 280〜導電饋線 284〜另一端 430〜電極 432〜支撐桿 450〜隔板 10 480〜導電饋線 484〜夕卜端 486〜導電配線 5 3 0〜電才查 532〜管狀支撐部 15 538〜電容器 552〜介電材料 580〜導電饋線 5 8 6〜配線 601〜感測器 20 612〜夾具 616〜輕條 618〜開口部 622〜接合點 263〜内部表面 265〜中央開孔 267〜肩部 269〜凹形槽 282一端 400〜轉換器組件 431〜導電板 _ 438〜第一電容器 452〜介電插塞 482〜内端 485〜玻璃插塞 500〜轉換器組件 531〜導電板 533〜支撐部 540〜本體 554〜介電材料 585〜玻璃插塞 600〜感測器 610〜部分 614〜外殼 617〜輪轂 620〜支撐桿 628〜電極 ----------I--^^裝--- (請先閲讀背面之注意事項^^寫本頁) -線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 524968 A7 B7 五、發明說明（中7 ) 5 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 630〜導體 634〜凸出部分 636〜額外引線 637〜電路 640〜膜片 642〜第二外殼構件 6 4 4〜外殼 646〜開口部 6 4 8〜開口部 650〜電極圓盤 652〜支柱 653〜接合點 654〜陶瓷電極 655〜凹槽 . 657〜内徑 659〜外徑 661〜箭頭 662〜箭頭 663〜深度 664〜厚度 7 0 0〜部分 701〜感測器 702〜感測器 703〜部分 712〜膜片 714〜外殼 715〜外殼 716〜外殼構件 71 8〜開口却 719〜容室 7 2 0〜電 722〜支柱 7 2 4〜開口部 726〜導電薄膜 728〜輪轂 730〜輻條 732〜引線 736〜插塞 738〜線 7 4 0〜長條 7 41〜電極 742〜支柱 744〜電極 74 6〜凹槽 748〜玻璃插塞 750〜開口部 49 ------------ (請先閱讀背面之注意事項β 寫本頁) 訂. --線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 524968 A7 B7 五、發明說明（4) 7 5 2〜插塞 754〜肩部 7 5 6〜開口部 7 5 9〜絕緣材料 5 770〜箭頭 774〜箭頭 753〜插塞 755〜玻璃插塞 758〜饋線 760〜吸氣罐 772〜箭頭 --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項 寫本頁) 訂： --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

Claims (1)

1. 524968 六、申請專利範圍 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 1種壓力轉換器組件，包含·· (A) 本體，界定内部模穴； (B) 膜片’安裝於該本體 姑 容室與第二容室， i並將職穴分割成第一 || 中之壓力㈣第分係因應高於該第二容室修 H ^ q 谷至中之壓力而朝第一方向彎曲，該膜面 片之該部分係因應高 ^ σ ^ 室令…广室中之該壓力的該第二容泰 …二〜’而朝與該第一方向相反的第+方向彎曲；霉 部η坌5女裴#，延伸進入該第-容室，該電極安裝重 料疋該第一容室中之開孔； 丨本 (D)電極，具有皆為金屬的導電板與支撐部；以及 ⑻介電材料構件’至少局部配置於該開孔中，該介 電材料構件將該電極接合至該電極安裝部。 2.如申請專利範圍第1項所述之組件，該介電材料直 接接觸該電極安裝部與該支撐部。 3·如申請專利範圍第i項所述之組件，該支撐部係為 才干I，忒;f干形支撐部延伸進入該開孔，該介電材料構件固 定地將該桿形支撐部接合至該開孔中之該電極安裝部。 4.如申請專利範圍第1項所述之組件，該介電材料構 件界定内部開孔，該支撐部延伸進入該内部開孔。 5·如申請專利範圍第1項所述之組件，其中該電極安 裝包含界定該開孔之輪轂，以及一條或更多條從該本體延 伸至該輪轂之轄條。 6·如申請專利範圍第1項所述之組件，其中該電極安 裝係與該本體一體形成。 I tj i I 線 51 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 524968 六、申請專利範圍 配二申請專利範圍第1項所述之組件，其中該膜片传 令門孔圍’該電極安裝部延伸最接近該中心轴， 該開孔取接近該中心軸。 申明專利範圍第1項所述之組件， 膜片之該導電板之表面係與該本體之表面共；:面中取接近該 9· 一種壓力轉換器組件，包含： (A)本體，界定内部模穴； 10 訂 *〜（B)膜片」安裝於該本體中，並將該模穴分割成第一 夺至/、第一谷至，該膜片之一部分係因應高於該第二容室 中之壓力的該第一容室中之壓力而朝第一方向彎曲，該獏 ^之該部分係因應高於該第一容室中之該壓力的該第二容 室中之該壓力，而朝與該第一方向相反的第二方向彎曲，· (C) 電極安褒部，延伸進入該第一容室，該電極安裝 部界定該第一容室中之開孔； 15 (D) 第電極，具有皆為金屬的第一導電板與第一支 撐部； ~ (E) 第一電極，具有皆為金屬的第二導電板與第二支 撐部；以及 20 (F) 介電材料構件，至少局部配置於該開孔中，該介 電材料構件將該第一與第二電極接合至該電極安裝部。 10·如申請專利範圍第9項所述之組件，其中該介電 材料具有第一介電部分與第二介電部分，該第一部分將該 第電極固疋至該第二電極，而該第二部分將該第二電極 固定至該電極安裝部。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 524968

   六、申請專利範圍 ίο 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 八如巾μ專利圍第1G項所述之組件，：ϋ t兮第 介電部分界定第一内部門π 分贫^ 、π该第一 -内部開孔，而第二介電Αρ八界二：：延伸進入該第 支樓部延伸進人該第二内^孔。—㈣孔’該第二 。12·如巾4專利範圍帛9項所述之組件，其中該第二 電極實質上包圍該第一電極。 八"一 、U·如申請專利範圍第12項所述之組件，其中該第二 導電板包圍該第一導電板。 ^ 一 、I4.如申請專利範圍第13項所述之組件，其中該第二 導電板係為環狀，且該第一導電板係為圓形。 15 ·如申明專利範圍第14項所述之組件，其中最接近 違膜片之該第二導電板之表面實質上與最接近該膜片之該 第一導電板之表面共平面。 16.如申請專利範圍第12項所述之組件，其中該第二 支撐部具有管狀部分。 17·如申請專利範圍第16項所述之組件，該管狀部分 延伸進入該開孔，該第一支撐部延伸進入該開孔並安置於 該第二支撐部之該管狀部分中，介電材料係配置於第一支 撐部與第二支撐部之間，並配置於第二支撐部與該開孔中 之安裝部之間。 18.如申請專利範圍第9項所述之組件，其中最接近 該膜片之該第一導電板之表面，實質上係與最接近該膜片 之5亥第一導電板之表面共平面。 19·如申請專利範圍第丨8項所述之組件，其中最接 --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ____ 53 I紙張尺度適財賴家標準（CNS)A「i格（210 X 297公愛） 524968

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   、申請專利範圍 10 15 經 濟 部 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 4j 20 (F)介電材料，將該第_與第二電極固定至該本體。 24·如申請專利範圍第23項所述之組件，其 之=一導電板之表面，實質上係與最接近該膜片 之°亥第一導電板之表面係共平面。 25·如申請專㈣圍第24項所述之崎 該膜片之該第一盥第-遙雷♦本；者併 〃第一導電板之表面，實質上係與該本體 之下表面共平面。 一 26.如申請專利範圍第25項所述之組件:更包含環狀 隔板配置於該本體之下表面與該膜片之間。 27·—種壓力轉換器組件，包含： (A)本體，界定内部模穴； 、（）膜片文裝於該本體中，並將該模穴分割成第一 谷室與第二容室，該膜片之一部分係因應高於該第二容室 中之壓力的該第一容室中之壓力而朝第一方向彎曲，該膜 $之該部分係因應高於該第—容室中之該壓力的該第二容 室中之該壓力而朝與該第一方向相反的第二方向彎曲，· (C) 電極，配置於該第一容室中，該電極包含導電相 與導電支撐部，· (D) 感測電路’位於該本體之外部；以及 (E) 連接電路，位於該第一容室中，使該電極電連接 至該感測電路，該連接電路係由具有該第一容室之第一端 與第二端之導電配線，以及延伸通過該本體令之開孔之饋 線銷所組成，介電插塞將該饋線銷密封於該開孔中，該饋 線銷具有該第一容室中之内端與位於該本體外部之外 --------訂---------線« (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I_ 55 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 524968 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 端，該導電配線之該第一端接觸該導電支撐部，而該導電 配線之該第二端接觸該饋線銷之該内部端。 --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）