JP2005345300A - 圧力測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部の腐食を確実に防止し、かつ高精度な圧力測定器を提供すること。
【解決手段】 圧力センサ素子２のシール材５４外周近傍に、ガス供給ノズル５７およびガス排出ノズル５８を形成し、シール材５４外周の環状の溝５２Ａと、圧力センサ素子２の厚み方向に沿った溝５９Ａ，５９Ｂとを形成する。また、基準圧力室２６とケース４外部とを連通する連通路２１Ａ、パイプ５５Ａ、チューブ６５、および連通孔６４を設ける。ガス供給ノズル５７から不活性ガスを供給すると、不活性ガスがシール材５４外周およびキャップ６内部に充満するので、圧力測定器１内部の各構成部品の腐食を確実に防止できる。この場合に、基準圧力室２６は、ケース４外部と連通しているので、キャップ６内部の不活性ガスの圧力の影響を受けず、安定した基準圧を保持できるから、圧力測定を高精度にできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダイアフラムの弾性変形により被測定流体の圧力を測定する圧力測定器に関する。

例えば半導体製造プロセスにおいては、微細加工工程や洗浄工程で、硝酸、塩酸、フッ化水素等の高純度の腐食性薬液が使用されている。これらの薬液を供給するラインの圧力監視および薬液タンクのレベル監視には、圧力センサが用いられており、これらの圧力センサには高い耐食性が求められる。
このような圧力センサでは、薬液の圧力を受ける受圧部に金属イオンの溶出量が少ないフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等）を用いたものが多く使用されている。しかし、受圧部がフッ素樹脂で構成される場合には、腐食性薬液が透過し、圧力センサのダイアフラムを保持する部材や、測定回路などを腐食させて圧力センサの寿命を短くするという問題がある。また、例えば化学分野においても、半導体製造プロセスと同様に、腐食性の高い化学薬品等を使用することがあるので、高寿命な圧力センサが要求されている。

このような腐食性の高い液体の圧力を測定する圧力センサとしては、液体の漏れ検出手段が設けられているものが提案されている（例えば特許文献１）。この圧力センサは、圧力検知素子を収納する本体と、圧力検知素子と本体との間を密封するシール構造とを含み、このシール構造により漏れ出す薬液および薬液の蒸発ガスの漏れ程度を可視の漏れ検出手段によって指示する構造となっている。しかしながら、この特許文献１の圧力センサでは、漏れ検出手段によって薬液および薬液の蒸発ガスの漏れ出しを検出することができるのみであって、圧力センサの長寿命化を達成するものではない。

また、別の圧力測定装置では、不活性ガスを供給排気するものが提案されている（例えば特許文献２）。この圧力測定装置では、圧力により変位する受圧メンブレンを有する密閉容器と、密閉容器内に低温不活性ガスを供給、排気する入口管および出口管とを備え、密閉容器内に一定の圧力で低温不活性ガスを供給する構造となっている。この低温不活性ガスの供給により、密閉容器内の温度を一定の低温に保ち、温度変化による圧力測定値の誤差を最小限に抑制している。このような構造の圧力測定装置では、圧力測定装置内に不活性ガスを供給することにより、密閉容器内の各部品の腐食が防止されるとも考えられる。

特開２００１−２８９７２５号公報 特開平６−１３７９７８号公報

しかしながら、このような構成の圧力測定装置では、低温を保持するために密閉容器内全体に不活性ガスを供給するため、受圧面の反対側の面に不活性ガスの圧力がかかってしまう。したがって、受圧メンブレンの変位が不活性ガスの圧力に依存してしまい、精度よい測定ができないという問題がある。

本発明の目的は、内部の腐食を確実に防止し、かつ高精度な圧力測定器を提供することにある。

本発明の圧力測定器は、被測定流体の圧力変化により弾性変形するダイアフラム、および被測定流体の圧力測定の基準圧を有する基準圧力室を備えた圧力センサ素子と、圧力センサ素子で検出された圧力変動を所定の電気信号に変換する変換回路と、圧力センサ素子および変換回路を収納するとともに、ダイアフラムの受圧面に被測定流体を導入する圧力導入口が形成されたケースと、ダイアフラムの受圧面外縁と圧力導入口外周とを封止するシール材とを備え、ケースには、ケース外部と基準圧力室とを連通する基準圧力室連通路と、ケース内部と外部とを連通し、ケース内部に不活性ガスを流通させる少なくとも二つのガス流通口とが形成され、ガス流通口の少なくとも一つは、シール材外周近傍に形成されることを特徴とする。

この発明によれば、ガス流通口が少なくとも二つ設けられているので、これらのガス流通口の一つから不活性ガスを流入し、他の一つから排出させることにより、ケース内部に不活性ガスが流通し、ケース内部に不活性ガスが充満する。したがって、ケース内部に収納された変換回路の腐食が良好に防止され、圧力測定器の耐久性が向上する。特に、ガス流通口の少なくとも一つは、シール材外周近傍に形成されているので、流入または排出される不活性ガスがシール材外周に良好に充満し、長期間の使用にわたってシール材から漏れた薬液による各構成部品の腐食が効果的に防止される。
またこのとき、ケース外部と基準圧力室とを連通する基準圧力室連通路が設けられているので、基準圧力室内の圧力がケース内部の圧力と別個に設定可能となり、不活性ガスの圧力の影響を受けない。したがって、ケース内部に不活性ガスが流通していても、基準圧力室は不活性ガスの圧力変動などに関わりなく常に一定の圧力に保持可能となり、被測定流体の圧力測定が高精度となる。

本発明では、基準圧力室連通路は、ケースの内外を連通するケース連通孔と、基準圧力室の内外を連通する基準圧力室連通孔と、ケース連通孔と基準圧力室連通孔とを連通する連通手段とを備えたことが望ましい
この発明によれば、ケース連通孔と基準圧力室連通孔とが、連通手段で連通されているので、ケース連通孔と基準圧力室連通孔との位置関係に応じて連通手段の形状を形成すればよいから、ケース連通孔と基準圧力室連通孔との配置の自由度が高くなる。また、連通手段を例えばチューブ状部材などのような可撓性部材で構成した場合には、ケース連通孔と基準圧力室連通孔との配置に応じて連通手段が変形可能なので、ケース連通孔と基準圧力室連通孔との配置の自由度がより一層高くなる。

本発明では、変換回路には、電気信号をケース外部に出力するための電気信号線が接続され、ケースには、電気信号線が貫通する信号線ポートが形成され、ケース連通孔は、信号線ポートと共通とされることが望ましい。
この発明によれば、ケース連通孔が信号線ポートと共通とされているので、ケースの形状が簡略化され、圧力測定器の構造が簡単になる。また、ケースに形成される連通孔が共通化されるので、ケースの封止部分が最小限となり、ケースの気密性が容易に維持される。

本発明では、ガス流通口の少なくとも二つは、シール材外周近傍に開口し、ケース内部には、これらのガス流通口を連通するとともに、シール材外周に沿って環状に形成されるガス流通路が形成されることが望ましい。
この発明によれば、ガス流通路が形成されているので、ガス流通口の一つから流入した不活性ガスがシール材外周に沿って環状に流通する。したがって、被測定流体の腐食性ガス成分がシール材を透過し、シール材外周の雰囲気が腐食性ガス雰囲気になった場合でも、内部部品の腐食が確実かつ良好に防止される。これによって、圧力測定器の耐久性がより一層向上する。

本発明では、ガス流通口の少なくとも一つは、ケース外部から不活性ガスが供給されるガス供給流通口とされ、ガス流通口の少なくとも一つは、ケース外部に不活性ガスが排出されるガス排出流通口とされ、ガス供給流通口の内寸は、ガス排出流通口の内寸より小さく設定されていることが望ましい。
この発明によれば、ガス供給流通口の内寸が、ガス排出流通口の内寸より小さく設定されているので、ガス供給流通口側が絞られることにより、ガス排出流通口側の圧力損失が抑制される。これにより、ケース内部の圧力が過剰に上昇するのが防止される。したがって、ケースの気密性が良好に維持される。また、ケースの材料として耐圧性の高いものを要求されないので、安価な材料を採用することが可能となり、圧力測定器の製造コストが低減する。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第二実施形態以降で、以下に説明する第一実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。

［第一実施形態］
図１には、本発明の第一実施形態にかかる圧力測定器１の側断面図が示されている。この図１において、圧力測定器１は、円柱状に形成された静電容量式の圧力センサ素子２と、圧力センサ素子２から取り出された静電容量の変化を所定の電気信号に変換する変換回路３と、圧力センサ素子２および変換回路３を収納するケース４とを備えている。ケース４は、圧力センサ素子２が固定されるハウジング５と、ハウジング５に係合されて変換回路３を収納するキャップ６とを備えている。

圧力センサ素子２は、圧力センサ素子本体２１と、圧力センサ素子本体２１に所定間隔を有して対向して配置されるダイアフラム２２と、圧力センサ素子本体２１とダイアフラム２２との間に設けられる接合部材２３とを備えている。
圧力センサ素子本体２１は、円柱状の厚肉基板で構成されており、この圧力センサ素子本体２１の材料としては、例えばセラミックスなどが採用できる。圧力センサ素子本体２１においてダイアフラム２２に対向する面には、電極２４が形成されている。また、圧力センサ素子本体２１には、厚み方向に貫通する基準圧力室連通孔としての連通路２１Ａが形成されている。
ダイアフラム２２は、セラミックスやサファイア、金属、ガラスなど、弾性変形可能な任意の材料によって構成され、円盤薄板状に形成されている。このダイアフラム２２において、圧力センサ素子本体２１に対向する面には、電極２５が形成されている。つまり、圧力センサ素子本体２１の電極２４と、ダイアフラム２２の電極２５とは、互いに所定間隔を有して対向配置されている。
接合部材２３は、ガラスフリットなどの高耐食性の材料で構成されるリング状部材であり、圧力センサ素子本体２１およびダイアフラム２２がこの接合部材２３に接着されている。この接合部材２３の厚みにより、圧力センサ素子本体２１とダイアフラム２２との間には所定間隔の隙間が形成される。なお、接合部材２３は、圧力センサ素子本体２１およびダイアフラム２２の外周部にそれぞれスクリーン印刷で低融点ガラスを印刷し、圧力センサ素子本体２１とダイアフラム２２とを合わせて焼成し、接着する方法によって形成してもよい。
ここで、圧力センサ素子本体２１、ダイアフラム２２、および接合部材２３で囲まれる領域には空間が形成され、この空間は、被測定流体の圧力を測定する際の基準圧力を作成する基準圧力室２６となっている。そして、圧力センサ素子本体２１には連通路２１Ａが形成されているため、この連通路２１Ａにより、基準圧力室２６は、圧力センサ素子２の外部と連通している。
変換回路３は、圧力センサ素子本体２１のダイアフラム２２が設けられる側とは反対側の面に固定されている。

ハウジング５は、高耐食性の材料で構成されることが望ましく、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのフッ素樹脂などが採用でき、また例えば安価に入手可能な塩化ビニル等の材料も採用できる。このハウジング５は、略円筒状に形成されており、被測定流体を圧力測定器１内部に導入するパイプ状の継手部５１と、圧力センサ素子２を収納、固定する収納部５２とが一体的に形成されて構成されている。
継手部５１は、ダイアフラム２２を挟んで基準圧力室２６とは反対側に設けられ、外周にねじ部５１Ａが形成されることにより、被測定流体が流通する配管などに接続可能となっている。したがって、継手部５１内部は、被測定流体が導入される圧力導入口５１Ｂとなっている。また、継手部５１のパイプ状内部は、ダイアフラム２２に近い側の端部が、ダイアフラム２２に向かって徐々に内径が大きくなる略円錐形に形成されている。この略円錐形部分内部の空間は、被測定流体が導入されて内部に被測定流体の圧力を作成する被測定流体圧力室５３となっている。また、ダイアフラム２２の被測定流体圧力室５３に露出する略円形の面は、被測定流体の圧力を受ける受圧面２２Ａとなっている。
継手部５１において、受圧面２２Ａ外縁に対応する位置には、円形の溝５４Ａが形成され、この溝５４ＡにＯリングなどのシール材５４が収納されている。このシール材５４により、ハウジング５とダイアフラム２２とがシールされ、被測定流体圧力室５３が気密に構成される。

収納部５２は、略円筒状に形成され、内部に圧力センサ素子２が収納されている。圧力センサ素子２において圧力センサ素子本体２１端面外縁には、リング状の押さえ５５を介してリング状の押さえ板５６が当接されており、押さえ板５６が収納部５２にビス５６Ｃで固定されることによって、押さえ５５が圧力センサ素子本体２１外縁を押圧し、圧力センサ素子２が収納部５２に固定される。この際、ダイアフラム２２が継手部５１側に押圧されることにより、シール材５４がつぶれてダイアフラム２２の受圧面２２Ａ外縁と継手部５１の圧力導入口５１Ｂ外周との間が封止される。
押さえ５５は、圧力センサ素子本体２１の連通路２１Ａに対応する位置に、パイプ５５Ａを備えており、内部が連通路２１Ａと連通している。パイプ５５Ａは、変換回路３を貫通し、先端側がキャップ６内部に突出している。また、パイプ５５Ａの基端側はシール材５５Ｂを介して圧力センサ素子本体２１にシールされている。

収納部５２のシール材５４およびダイアフラム２２の近傍には、外部から不活性ガスが供給されるガス供給流通口（ガス流通口）としてのガス供給ノズル５７と、外部に不活性ガスを排出するガス排出流通口（ガス流通口）としてのガス排出ノズル５８とが設けられている。これらのガス供給ノズル５７およびガス排出ノズル５８は、収納部５２の径方向外側にそれぞれ互いに反対側に突出して設けられており、ガス供給ノズル５７、およびガス排出ノズル５８が収納部５２の内部と外部とを連通している。
ここで、ガス供給ノズル５７内部には、段差５７Ｃが形成され、収納部５２内部に近い側のほうがより内径が小さい小径部５７Ｄとなっている。この小径部５７Ｄの内径（内寸）Ｅは、ガス排出ノズル５８の内径（内寸）Ｆに対して、
Ｅ≦Ｆ
の関係を満たすことが望ましい。つまり、小径部５７Ｄにより、ガス供給ノズル５７には絞りが形成され、ガス供給側の流量が絞られる構成となっている。なお、本実施形態では、小径部５７Ｄの内径Ｅは０．２ｍｍ、ガス排出ノズル５８の内径Ｆは０．５ｍｍに設定されており、供給ガスの圧力を０．２〜０．５ＭＰａとすると、ハウジング５およびキャップ６内の内圧が２〜５ｋＰａに抑えられる。

図２には、ハウジング５の平断面図が示されている。この図２に示されるように、収納部５２内部のダイアフラム２２外周およびシール材５４外周に対応する位置には、全周にわたって所定寸法（所定深さ）の環状のガス流通路としての溝５２Ａが形成されている。そして、ガス供給ノズル５７、およびガス排出ノズル５８は、この溝５２Ａに開口し、連通している。
図１に戻って、収納部５２内周には、複数箇所（本実施形態では二カ所）に圧力センサ素子２の厚み方向に沿って貫通する溝（ガス流通路）５９Ａ，５９Ｂが形成されている。これらの溝５９Ａ，５９Ｂは、収納部５２内周においてガス供給ノズル５７、およびガス排出ノズル５８の開口部分に対応する位置にそれぞれ設けられている。また、押さえ板５６には、溝５９Ａ，５９Ｂに連続する溝５６Ａ，５６Ｂが、圧力センサ素子２の中心に向かって（径方向に沿って）それぞれ形成されており、これらの溝５６Ａ，５６Ｂがキャップ６内部に開口することにより、ガス供給ノズル５７およびガス排出ノズル５８が、溝５９Ａ，５９Ｂ，５６Ａ，５６Ｂを介してキャップ６内部に連通している。
なお、ガス供給ノズル５７から供給される不活性ガスは、例えば窒素ガスなどが採用でき、この圧力測定器１が半導体製造プロセスで使用される場合では、製造プロセス内にもともと設けられている不活性ガス供給ラインを流用すれば、ガス供給の構成が簡単となる。

キャップ６は、有底円筒状に形成され、円筒状部６Ａの先端側内周にはフランジ部６１が形成されている。このフランジ部６１が、ハウジング５の収納部５２外周に形成されたフランジ部５２Ｂにねじ６２Ａで固定されることにより、キャップ６がハウジング５に対して固定される。この際、ハウジング５内周と、収納部５２外周との間には、シール部材６２が設けられており、このシール部材６２によってキャップ６がハウジング５に対して気密に取り付けられる。
キャップ６の底面部６Ｂの略中央には、変換回路３に接続された電気信号線としての電気信号ケーブル３１が貫通する信号線ポートとしてのポート６３が設けられている。このポート６３は、キャップ６に対して回転可能に、かつ気密に取り付けられている。また、キャップ６の底面部６Ｂには、キャップ６の内外を連通するケース連通孔としての連通孔６４が形成されている。連通孔６４のキャップ６外部側は、大気に開放されている。また、連通孔６４において、キャップ６内部側の端部には、連通手段としてのチューブ６５の一端が接続され、このチューブ６５の他端は、パイプ５５Ａに接続されている。したがって、基準圧力室２６は、連通路２１Ａ、パイプ５５Ａ、チューブ６５、および連通孔６４を介してキャップ６外部に連通している。すなわち、連通路２１Ａ、パイプ５５Ａ、チューブ６５、および連通孔６４とを備えて、本発明の基準圧力室連通路が構成されている。

このような圧力測定器１では、圧力導入口５１Ｂから被測定流体が導入されると、被測定流体圧力室５３に被測定流体が充満し、ダイアフラム２２の受圧面２２Ａに被測定流体の圧力が作用する。ダイアフラム２２は、被測定流体圧力室５３内の圧力と、基準圧力室２６内の圧力（つまり大気圧）との圧力差に応じて弾性変形する。被測定流体の圧力が変化すると、ダイアフラム２２の弾性変形により電極２４，２５間の距離が変化するため、電極２４，２５間の静電容量が変化する。変換回路３は、この静電容量の変化量を取り出し、所定の電気信号に変換し、電気信号ケーブル３１を介して外部の図示しない計測装置に出力し、外部の計測装置によって圧力を検出する。

不活性ガスは、ガス供給ノズル５７から供給され、溝５２Ａを通ってシール材５４およびダイアフラム２２外周全周を回り、ガス排出ノズル５８を通って排出される。また、ガス供給ノズル５７から供給された不活性ガスは、溝５２Ａに到達すると、溝５９Ａを通って圧力センサ素子２の厚み方向に垂直に移動し、変換回路３の背面からキャップ６内部に導入される。不活性ガスは、キャップ６内に充満し、溝５９Ｂを通って再び圧力センサ素子２の厚み方向に垂直に移動し、溝５２Ａに到達すると、ガス排出ノズル５８から排出される。

このような第一実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(１) ガス供給ノズル５７およびガス排出ノズル５８が設けられているので、キャップ６内に不活性ガスが供給されて充満する。したがって、変換回路３全面を不活性ガスで覆うことができ、被測定流体が腐食性流体である場合でも、ケース４内に漏れた腐食性流体と変換回路３との接触を最小限に抑制できるから、変換回路３やその他の構成部品の腐食を良好に防止でき、圧力測定器１の耐久性を向上させることができる。
このとき、基準圧力室２６は、連通路２１Ａ、パイプ５５Ａ、チューブ６５、および連通孔６４を介して大気に連通しているので、不活性ガスの圧力に関わりなく基準圧力室２６内を常に一定の圧力（大気圧）に保持することができる。したがって、不活性ガスの圧力変化に影響されることなく、被測定流体の圧力を高精度に測定することができる。

(２) 環状の溝５２Ａがシール材５４の外周およびダイアフラム２２の外周に形成され、ガス供給ノズル５７およびガス排出ノズル５８がこの溝５２Ａに連通しているので、シール材５４およびダイアフラム２２の外周に不活性ガスを確実に充満、流通させることができる。したがって、シール材５４周辺から透過する被測定流体による圧力測定器１の構成部品の腐食を良好に防止できる。これにより、圧力測定器１の耐久性の向上をより確実にできる。

(３) ガス供給ノズル５７およびガス排出ノズル５８を設け、これらを通して不活性ガスをキャップ６内に積極的に流通させるので、変換回路３やその他の部品の腐食をより確実に防止できる。これは、例えば半導体製造プロセスの工程においては、圧力測定器１が使用される装置がクリーンルーム等の比較的良好な雰囲気であっても、実際には装置の各部品に樹脂系のパイプ類が使用されているため、それらの部品を腐食性薬液が透過し、雰囲気内にある程度拡散している場合がある。このような場合であっても、圧力測定器１内に不活性ガスを積極的に流通させて循環させるので、圧力測定器１内の部品の腐食を確実に防止でき、圧力測定器１の耐久性を向上させることができる。

(４) ガス供給ノズル５７の小径部５７Ｄの内径Ｅと、ガス排出ノズル５８の内径Ｆとの寸法がＥ≦Ｆの関係を満たすので、不活性ガス供給側が絞られることにより、ガス排出側の圧力損失を下げることができ、ケース４内の圧力が著しく上昇するのを良好に防止できる。したがって、例えばキャップ６を合成樹脂で構成した場合でも、キャップ６とハウジング５とを安全かつ確実にシールすることができる。したがって、ケース４の材料に高耐圧性のものを採用する必要がなく、圧力測定器１を安価に製造できる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、第一実施形態のケース連通孔が電気信号線を通すポートと共通とされる点が第一実施形態と異なる。
図３には、第二実施形態にかかる圧力測定器１の側断面図が示されている。この図３において、キャップ６には第一実施形態のような連通孔６４は設けられておらず、チューブ６５は、ポート６３を電気信号ケーブル３１とともに貫通している。チューブ６５はケーブル３１とともに外部の計測装置近傍へ導かれ、当該外部の計測装置近傍で大気に開放されている。

このような第二実施形態によれば、第一実施形態の(１)〜(４)の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。
(５) 電気信号ケーブル３１を貫通するポート６３が基準圧力室２６に連通するチューブ６５を通す連通路を兼ねているので、キャップ６の形状を簡単にでき、圧力測定器１の構成を簡略化できる。これにともない、ケース４を貫通する孔の数が少なくなるので、ケース４内の気密性を良好かつ容易に保持できる。また、電気信号ケーブル３１およびチューブ６５がキャップ６の底面部６Ｂ略中心に設けられたポート６３を貫通してケース４外部に導かれるので、キャップ６をハウジング５に対してねじ止めする場合にも、電気信号ケーブル３１およびチューブ６５がねじれることがなく、圧力測定器１の組立が簡単に行え、かつ電気信号ケーブル３１の断線などの不具合を確実に防止できる。

(６) 例えば、圧力測定器１が半導体製造プロセスで使用される場合においては、圧力測定器１が使用される装置がクリーンルーム等の比較的良好な雰囲気であっても、実際には装置の各部品に樹脂系のパイプ類が使用されているため、それらの部品を腐食性液体の腐食ガス成分が透過し、雰囲気内にある程度拡散している場合がある。このような場合でも、チューブ６５が、電気信号ケーブル３１とともに外部の計測装置近傍に導かれているので、チューブ６５の開放端を外部の計測装置の設置雰囲気に配置することができる。したがって、チューブ６５を介して連通された基準圧力室２６内の雰囲気も常に良好に維持でき、基準圧力室２６内の測定用の電極２４，２５も腐食性ガスに侵されることなく常に良好な計測を行うことができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態は、第一実施形態のガス流通口が複数設けられているものである。
図４には、第三実施形態にかかる圧力測定器１の側断面図が示されている。この図４において、圧力測定器１のケース４には、第一実施形態と同様のガス供給ノズル５７およびガス排出ノズル５８が設けられているほか、キャップ６にもう一対のガス連通口としてのガス供給ノズル５７Ｅおよびガス排出ノズル５８Ｅが形成されている。すなわち、キャップ６の側面には、ガス供給ノズル５７と同様の別のガス供給ノズル５７Ｅが、ガス供給ノズル５７とほぼ平行に配置されて、キャップ６の内外を連通している。またキャップ６の側面には、ガス排出ノズル５８と同様の別のガス排出ノズル５８Ｅが、ガス排出ノズル５８とほぼ平行に配置されて、キャップ６の内外を連通している。ガス供給ノズル５７Ｅには、不活性ガスが供給され、不活性ガスは、キャップ６内に充満した後、ガス排出ノズル５８Ｅから排出される。

このような第三実施形態によれば、第一実施形態の(１)〜(４)の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。
(７) 一対のガス供給ノズル５７Ｅおよびガス排出ノズル５８Ｅがキャップ６に設けられているので、ガス供給ノズル５７Ｅから供給される不活性ガスが直接キャップ６内に流入し、充満するから、変換回路３などの構成部品の腐食をより確実に防止でき、圧力測定器１の耐久性を確実に向上させることができる。
また、溝５２Ａに連通するガス供給ノズル５７およびガス排出ノズル５８とは別個にガス供給ノズル５７Ｅおよびガス排出ノズル５８Ｅが形成されているので、シール材５４外周およびキャップ６内のそれぞれに別個に不活性ガスを供給することができる。したがって、溝５２Ａへ供給される不活性ガスおよびキャップ６内へ供給される不活性ガスの供給圧力、供給流量を安定させることができる。したがって圧力測定器１内の各部品に不活性ガスを安定して接触させることができ、各部品の腐食を確実に防止できる。
また、これにより、溝５２Ａへ供給される不活性ガスおよびキャップ６内へ供給される不活性ガスの供給圧力や供給流量を別個に設定でき、それぞれの条件に適した供給を行うことができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
ガス流通路の形成個数は、シール材外周に一つ設けられているものに限らず、シール材外周に二つ以上設けられていてもよい。また、前述の実施形態のように、ガス流通路は、シール材外周のガス流通路からさらに、圧力センサ素子の厚み方向に沿って形成されていてもよい。この場合には、圧力センサ素子の厚み方向に沿ったガス流通路は、前述の実施形態のように二箇所に設けられているものに限らず、一箇所あるいは三箇所以上設けられていてもよい。また、このようなガス流通路は、圧力センサ素子の厚み方向に対して所定角度で傾斜して形成されていてもよい。この場合には、これらのガス流通路からの不活性ガスがケース内部に旋回しながら流入し、ケース内部に良好に循環するので、ケース内部の各構成部品の腐食をより確実に防止できる。
ガス流通路の形状は、環状に形成されるものに限らず任意に設定でき、例えばシール材外周に沿って等間隔に複数のガス流通口が形成されていてもよい。さらに、ガス流通口の形成位置は、シール材外周に限らず任意に設定でき、シール材外周近傍であれば、不活性ガスがシール材外周に良好に接触できる。

ガス流通口の本数は、第一実施形態および第二実施形態では、二つ設けられ、第三実施形態では四つ設けられていたが、これらに限らず、圧力測定器の形状、寸法などに応じて、不活性ガスがケース内部に良好に流通、充満できるように適宜設定してよい。この場合でも、ガス流通口が少なくとも二つ設けられ、そのうちの少なくとも一つがシール材外周近傍に形成されていれば、不活性ガスがシール材外周近傍に良好に流通し、被測定流体が腐食性液体である場合でも、シール材から漏れた被測定流体によって圧力測定器内部の各部品が腐食するのを確実に防止できる。
また、ガス流通口の取付位置は、少なくとも一つがシール材外周近傍に形成されていればよく、例えばガス流通口の一つがシール材外周近傍に開口され、他の一つは変換回路が設けられた位置近傍に開口されていてもよい。ここで、ガス流通口がシール材の外周近傍に形成されるとは、例えばガス流通口の開口位置が圧力センサ素子の側面に対向する範囲に配置されることをいう。

基準圧力室連通路は、ケース連通孔、基準圧力室連通孔、および連通手段によって形成されるものに限らず、例えば基準圧力室に連通し、圧力センサ素子本体およびケースを貫通する一本のチューブ部材などによる連通手段で構成されていてもよい。
継手部の形状は外周に設けられたねじ部によって被測定流体が流通する配管に接続される構成に限らず、被測定流体が流通する配管の形状、配置、寸法などに応じて任意に設定できる。
圧力測定器は、静電容量式のものに限らず、例えば抵抗ストレンゲージ式のものであってもよい。ただし、静電容量式のものを使用すれば、温度特性に優れた圧力測定器を提供することができる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、半導体製造プロセス、化学、医療、食品加工の分野等において、本圧力測定器の設置される雰囲気が腐食性ガス等による悪環境下で使用される場合や、被測定体が透過性で腐食性が高い場合の圧力測定器として利用することができる。

本発明の第一実施形態にかかる圧力測定器を示す側断面図。 圧力測定器のガス流通路を示す平断面図。 本発明の第二実施形態にかかる圧力測定器を示す側断面図。 本発明の第三実施形態にかかる圧力測定器を示す側断面図。

符号の説明

１…圧力測定器、２…圧力センサ素子、３…変換回路、４…ケース、５…ハウジング、６…キャップ、２１…圧力センサ素子本体、２１Ａ…連通路（基準圧力室連通孔）、２２…ダイアフラム、２２Ａ…受圧面、２３…接合部材、２６…基準圧力室、３１…電気信号ケーブル（電気信号線）、５１Ｂ…圧力導入口、５２Ａ…溝（ガス流通路）、５４…シール材、５５…押さえ、５５Ａ…パイプ、５７，５７Ｅ…ガス供給ノズル（ガス流通口、ガス供給流通口）、５８，５８Ｅ…ガス排出ノズル（ガス流通口、ガス排出流通口）、６３…ポート（信号線ポート）、６４…連通孔（ケース連通孔）、６５…チューブ（連通手段）。

Claims (5)

1. 被測定流体の圧力変化により弾性変形するダイアフラム、および前記被測定流体の圧力測定の基準圧を有する基準圧力室を備えた圧力センサ素子と、
   前記圧力センサ素子で検出された圧力変動を所定の電気信号に変換する変換回路と、
   前記圧力センサ素子および前記変換回路を収納するとともに、前記ダイアフラムの受圧面に被測定流体を導入する圧力導入口が形成されたケースと、
   前記ダイアフラムの受圧面外縁と前記圧力導入口外周とを封止するシール材とを備え、
   前記ケースには、前記ケース外部と前記基準圧力室とを連通する基準圧力室連通路と、前記ケース内部と外部とを連通し、前記ケース内部に不活性ガスを流通させる少なくとも二つのガス流通口とが形成され、
   前記ガス流通口の少なくとも一つは、前記シール材外周近傍に形成される
   ことを特徴とする圧力測定器。
2. 請求項１に記載の圧力測定器において、
   前記基準圧力室連通路は、前記ケースの内外を連通するケース連通孔と、前記基準圧力室の内外を連通する基準圧力室連通孔と、前記ケース連通孔と前記基準圧力室連通孔とを連通する連通手段とを備えた
   ことを特徴とする圧力測定器。
3. 請求項２に記載の圧力測定器において、
   前記変換回路には、電気信号を前記ケース外部に出力するための電気信号線が接続され、
   前記ケースには、前記電気信号線が貫通する信号線ポートが形成され、
   前記ケース連通孔は、前記信号線ポートと共通とされる
   ことを特徴とする圧力測定器。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧力測定器において、
   前記ガス流通口の少なくとも二つは、前記シール材外周近傍に開口し、
   前記ケース内部には、これらのガス流通口を連通するとともに、前記シール材外周に沿って環状に形成されるガス流通路が形成される
   ことを特徴とする圧力測定器。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧力測定器において、
   前記ガス流通口の少なくとも一つは、前記ケース外部から不活性ガスが供給されるガス供給流通口とされ、
   前記ガス流通口の少なくとも一つは、前記ケース外部に不活性ガスが排出されるガス排出流通口とされ、
   前記ガス供給流通口の内寸は、前記ガス排出流通口の内寸より小さく設定されている
   ことを特徴とする圧力測定器。

Images