JP2009085931A - Pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体や気体などの流体の圧力を測定するための圧力センサに関するものである。 The present invention relates to a pressure sensor for measuring the pressure of a fluid such as liquid or gas.
従来、各種装置に取り付けられて、装置内部等に存在する液体や気体などの流体の圧力を測定するための圧力センサが知られている。そして、例えば半導体製造装置に使用される圧力センサの場合には、強酸などの薬液に接する環境下で用いられる。このような環境下に用いられる従来例に係る圧力センサについて、図3を参照して説明する。図3は従来例に係る圧力センサの模式的断面図である。 2. Description of the Related Art Conventionally, pressure sensors that are attached to various devices and measure the pressure of a fluid such as liquid or gas existing inside the device are known. For example, in the case of a pressure sensor used in a semiconductor manufacturing apparatus, it is used in an environment in contact with a chemical solution such as a strong acid. A conventional pressure sensor used in such an environment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a pressure sensor according to a conventional example.
従来例に係る圧力センサ200は、流体の圧力に応じて変形する薄膜220と、圧力を測定する対象である流体が導入されるポート231を有すると共に、ポート231を通じて導入される流体の圧力を受ける位置に薄膜220が配置されるケース230と、薄膜220におけるポート231とは反対側の面に接するように設置され、流体の圧力を測定するセンサ210とを備えている。また、薄膜220とケース230との間には、これらの間の隙間を封止するOリング240が備えられている。
The
ここで、薄膜220,ケース230及びOリング240は、薬液に接する環境下にある。そのため、これらの部材は、薬液に対して耐性を有する必要があり、通常、薄膜220とケース230の素材としてはポリ四フッ化エチレン(PTFE)が用いられ、Oリング240の素材としてはフッ素ゴムまたはポリ四フッ化エチレンが用いられている。
Here, the
また、薬液によっては薄膜220を僅かながら透過することがあるので、少しでも薬液に対して耐性があるようにセンサ210としてセラミック製のものを用いている。
In addition, since some chemical solutions may slightly permeate the
このように、各種部材の素材として、薬液に対して耐性を有するものを採用することで、強酸などの薬液に接する環境下でも圧力センサを好適に用いることができる。 As described above, by adopting materials having resistance to the chemical solution as the materials of the various members, the pressure sensor can be suitably used even in an environment in contact with the chemical solution such as a strong acid.
しかしながら、負圧を測定する必要がある場合には、薄膜220がポート231側に飛び出すように変形するため、薄膜220とセンサ210との間に隙間が生じてしまい、正しく圧力を測定することができない。この場合、薄膜220とセンサ210とを接着することも考えられるが、薄膜220の素材として用いられているポリ四フッ化エチレンは接着性が悪く、薄膜220とセラミック製のセンサ210とを好適に接着可能な接着剤は知られていない。また、ポリ四フッ化エチレンは80℃以上の高温化では著しく強度が変化してしまうため、高温環境下では用いることができないという欠点もある。
However, when it is necessary to measure the negative pressure, the
なお、薄膜の素材として、金属を用いた場合には腐食性等の問題があり、エラストマーを用いた場合には気体が透過してしまう問題があり、いずれの材料も採用することはできない。 When a metal is used as a thin film material, there is a problem such as corrosivity, and when an elastomer is used, there is a problem that gas permeates, and any material cannot be used.
本発明の目的は、負圧測定を可能とすると共に高温環境下でも使用し得る圧力センサを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pressure sensor that enables measurement of negative pressure and can be used even in a high temperature environment.
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
すなわち、本発明の圧力センサは、
流体の圧力に応じて変形する薄膜と、
圧力を測定する対象である流体が導入されるポートを有すると共に、該ポートを通じて導入される流体の圧力を受ける位置に前記薄膜が配置されるケースと、
前記薄膜における前記ポートとは反対側の面に接着により固定され、流体の圧力を測定するセラミック製のセンサと、
を備え、
前記ケースと薄膜の素材を、ポリエーテルエーテルケトンとしたことを特徴とする。
That is, the pressure sensor of the present invention is
A thin film that deforms according to the pressure of the fluid;
A case having a port into which a fluid whose pressure is to be measured is introduced, and the thin film being disposed at a position where the pressure of the fluid introduced through the port is received;
A ceramic sensor that is fixed to the surface of the thin film opposite to the port by adhesion and measures the pressure of the fluid;
With
The material of the case and the thin film is polyether ether ketone.
本発明によれば、ケースと薄膜の素材として、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)を採用したことで、これらの部材の耐クリープ性,機械的強度及び耐熱性を、ポリ四フッ化エチレンを採用した場合に比べて向上させることができる。また、薄膜の素材として、接着性に優れたポリエーテルエーテルケトンを採用したことにより、薄膜とセラミック製のセンサとを接着剤によって接着させることができる。これにより、負圧を測定する場合であっても、薄膜とセンサとの間に隙間が生じないため、負圧も適正に測定することができる。 According to the present invention, by adopting polyether ether ketone (PEEK) as the material of the case and the thin film, polytetrafluoroethylene is adopted for the creep resistance, mechanical strength and heat resistance of these members. This can be improved compared to the case. Moreover, since the polyether ether ketone excellent in adhesiveness is adopted as the material of the thin film, the thin film and the ceramic sensor can be bonded with an adhesive. Thereby, even if it is a case where a negative pressure is measured, since a clearance gap does not arise between a thin film and a sensor, a negative pressure can also be measured appropriately.
ここで、前記ケースと薄膜との間が、パーフロロエラストマーからなるシールリングによって封止されるとよい。 Here, the space between the case and the thin film may be sealed with a seal ring made of perfluoroelastomer.
また、前記ケースと薄膜との間が溶着によって固定されることも好適である。 It is also preferable that the case and the thin film be fixed by welding.
以上説明したように、本発明によれば、負圧測定を可能とすると共に高温環境下でも使用することができる。 As described above, according to the present invention, the negative pressure can be measured and can be used even in a high temperature environment.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
(実施例1)
図1を参照して、本発明の実施例1に係る圧力センサについて説明する。図1は本発明の実施例1に係る圧力センサの模式的断面図である。
Example 1
With reference to FIG. 1, the pressure sensor which concerns on Example 1 of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a pressure sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
<圧力センサの構成>
本実施例に係る圧力センサ100は、各種装置に取り付けられて、装置内部等に存在する液体や気体などの流体の圧力を測定するために用いられるものである。そして、本実施例に係る圧力センサ100は、例えば半導体製造装置などに好適に用いることができ、強酸などの薬液に接する環境下においても好適に用いることができる。
<Configuration of pressure sensor>
The
本実施例に係る圧力センサ100は、流体の圧力に応じて変形する薄膜20と、圧力を測定する対象である流体が導入されるポート31を有すると共に、ポート31を通じて導入される流体の圧力を受ける位置に薄膜20が配置される第1ケース30とを備えている。そして、本実施例においては、これらの薄膜20及び第1ケース30は、いずれも、その素材として、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)を採用している。
The
また、圧力センサ100は、薄膜20におけるポート31とは反対側の面に配置され、流体の圧力を測定するセラミック製のセンサ10を備えている。そして、本実施例においては、センサ10と薄膜20とを、接着剤によって固定している。なお、接着剤は、接着剤の厚みが厚くなると、それ自体の抗力も測定精度に影響を及ぼしてしまうため、接着性及び耐熱性を考慮して、本実施例では、エポキシ系のものを採用した。ただし、これ以外の適宜の接着剤も採用し得る。
The
また、薄膜20とケース30との間には、これらの間の隙間を封止するシールリングとしてのOリング40が備えられている。そして、本実施例においては、Oリング40の素材として、パーフロロエラストマーと分類される高分子材料であるカルレッツ(登録商標)を採用している。
Further, an O-
また、圧力センサ100は、第1ケース30に固定される第2ケース50も備えている。本実施例では、第2ケース50の外周にオネジ51が形成され、第1ケース30の内周にメネジ33が形成されており、ねじ締結によって、第1ケース30と第2ケース50を固定するように構成されている。なお、第2ケース50の先端部52とセンサ10におけるポート31とは反対側の端面11との間には、スペーサ90が設けられている。これにより、センサ10は、第1ケース30の内壁面32とスペーサ90によって挟み込まれるようにして固定される。
The
更に、第2ケース50におけるセンサ10の配置部とは反対側には、センサ10に接続されているセンサケーブル60のハウジング70、及びハウジング70のカバー80が設けられている。
Furthermore, the
ここで、上記センサ10は、流体の圧力を測定するものであり、歪ゲージを利用したものである。歪ゲージを利用した圧力センサ自体に関しては、公知技術であるので、その詳細は省略し、以下に、圧力を測定できる原理を簡単に説明する。
Here, the
歪ゲージを利用したセンサは、ダイアフラム(本実施例では、上記の通りセラミック製)に歪ゲージを配設しておき、ダイアフラムに対する圧力(応力)が変化すると、ダイアフラムがそれに応じて変形し、ダイアフラム上に形成された歪ゲージの歪量が変化することを利用したものである。つまり、歪ゲージの歪量が変化することによって、その電気抵抗も変化するため、歪ゲージに対して電圧を入力し、その出力電圧の測定によって、ダイアフラムに対する圧力を測定できるようにしたものである。 In a sensor using a strain gauge, a strain gauge is disposed on a diaphragm (in this embodiment, made of ceramic as described above), and when the pressure (stress) on the diaphragm changes, the diaphragm deforms accordingly, and the diaphragm This is based on the fact that the strain amount of the strain gauge formed above changes. In other words, since the electrical resistance changes as the strain amount of the strain gauge changes, a voltage is input to the strain gauge and the pressure on the diaphragm can be measured by measuring the output voltage. .
<本実施例の優れた点>
本実施例においては、薄膜20及び第1ケース30の素材として、耐食性及び薬品に対する耐性を有するポリエーテルエーテルケトンを採用し、かつ、Oリング40の素材として、同じく耐食性及び薬品に対する耐性を有するカルレッツ(登録商標)を採用した。従って、強酸などの薬液に接する環境下においても好適に用いることができる。また、薬液によっては薄膜20を僅かながら透過することがあるが、センサ10としてセラミック製のものを用いているので、センサ10も薬液に対して耐性を有する。
<Excellent points of this embodiment>
In this embodiment, polyether ether ketone having corrosion resistance and chemical resistance is adopted as the material of the
このように、各種部材の素材として、薬液に対して耐性を有するものを採用することで、強酸などの薬液に接する環境下でも圧力センサ100を好適に用いることができる。
As described above, the
また、本実施例に係る圧力センサ100によれば、第1ケース30と薄膜20の素材として、ポリエーテルエーテルケトンを採用したことで、これらの部材の耐クリープ性,機械的強度及び耐熱性を、ポリ四フッ化エチレンを採用した場合に比べて向上させることができる。なお、Oリング40の素材としても、耐熱性に優れたカルレッツ(登録商標)を
採用しているので、圧力センサ100を高温環境下で利用することができる。
Further, according to the
更に、薄膜20の素材として、接着性に優れたポリエーテルエーテルケトンを採用したことにより、上記の通り、薄膜20とセラミック製のセンサ10とを接着剤によって接着させることができる。したがって、負圧を測定する場合であっても、薄膜20とセンサ10との間に隙間が生じないため、負圧も適正に測定することができる。
Furthermore, by employing polyether ether ketone having excellent adhesiveness as the material of the
以上のように、本実施例に係る圧力センサ100によれば、強酸などの薬液に接する環境下において用いることができるだけでなく、負圧測定も可能で、かつ高温環境下でも使用することができる。
As described above, the
(実施例2)
図2には、本発明の実施例2が示されている。上記実施例1では、薄膜20とケース30との間の隙間を封止するために、Oリング40を用いていたのに対して、本実施例では、この隙間を封止するために、薄膜20とケース30とを溶着する構成を示す。
(Example 2)
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, an O-
その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。 Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図2は本発明の実施例2に係る圧力センサの模式的断面図である。本実施例に係る圧力センサ100aは上記実施例1に係る圧力センサ100の構成に対して、Oリング40が存在しない代わりに、薄膜20とケース30とが溶着により固定されている。なお、図中45は溶着部を示している。その他の構成は実施例1と同一である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a pressure sensor according to Embodiment 2 of the present invention. In the
本実施例においても、上記実施例1の場合と同様の効果を有し、かつ本実施例の場合には、実施例1の場合に比べてパーフロロエラストマーを使用したシール構造を採用しておらず、その透過ガス量を減少させることが可能となり、気密性を向上させることができる。従って、センサ10などに対する透過ガスによる影響をより抑制することができる。
Also in this example, the same effect as in the case of Example 1 is obtained, and in the case of this example, a seal structure using a perfluoroelastomer is adopted as compared with the case of Example 1. Therefore, the amount of permeated gas can be reduced, and the airtightness can be improved. Therefore, the influence of the permeating gas on the
10 センサ
11 端面
20 薄膜
30 第1ケース
31 ポート
32 内壁面
33 メネジ
40 Oリング
50 第2ケース
51 オネジ
52 先端部
60 センサケーブル
70 ハウジング
80 カバー
90 スペーサ
100 圧力センサ
100a 圧力センサ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
圧力を測定する対象である流体が導入されるポートを有すると共に、該ポートを通じて導入される流体の圧力を受ける位置に前記薄膜が配置されるケースと、
前記薄膜における前記ポートとは反対側の面に接着により固定され、流体の圧力を測定するセラミック製のセンサと、
を備え、
前記ケースと薄膜の素材を、ポリエーテルエーテルケトンとしたことを特徴とする圧力センサ。 A thin film that deforms according to the pressure of the fluid;
A case having a port into which a fluid whose pressure is to be measured is introduced, and the thin film being disposed at a position where the pressure of the fluid introduced through the port is received;
A ceramic sensor that is fixed to the surface of the thin film opposite to the port by adhesion and measures the pressure of the fluid;
With
A pressure sensor characterized in that the material of the case and the thin film is polyether ether ketone.
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