JP2012047662A - 流体温度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体温度を測定する温度計２が、管部材１から抜けることなく、しかも安価に構成できる流体温度測定装置１００を提供する。
【解決手段】流体が流通する内部流路１ａを有する筒状をなす管本体１１及びこの管本体１１の背向する外周面から突き出た一対の突出部１２を具備し、前記各突出部１２にそれぞれ前記内部流路１ａに連通する貫通孔１ｃを設けた管部材１と、前記内部流路１ａを横切るように前記一対の貫通孔１ｃに亘って挿通された保護棒２１及び該保護棒２１の内部に埋設された温度検出素子２２とを具備する温度計２と、前記突出部１２を外側から締め付ける締付部材３１を具備し、この締付部材３１による締め付けによって貫通孔１ｃの内周面と前記保護棒２１の外周面とを液密に密着させてシールするシール構造３とを設けるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、半導体プロセスで用いられるウェハ洗浄液体などの配管に設置されて、該配管を流れる液体の温度を測定する流体温度測定装置に関するものである。

流体温度を測定する温度測定装置として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。この特許文献１では、Ｔ字管の中央管部に、先端が閉塞されて袋状となった保護管をねじ込んでその先端部を流体流路に挿入し、この保護管内に温度検知素子を収容するようにしている。
ところで、このようなねじ込み構造であると、例えばシールのために別途Ｏリング等が必要となるが、半導体洗浄に用いられるような腐食性液体に耐えられ、かつ、適度な弾性を有するようなＯリングはほとんどなく、仮に存在しても大幅なコスト高を招くことから、半導体プロセス分野では、当該特許文献１のような構造はあまり用いられていない。

そこで、かかる腐食性液体の温度を配管上で測定する場合、図１に示すように、前記液体に対して耐食性を有する樹脂で形成したＴ字管１’を用いるとともに、温度計２’としては、同じく耐食性のある樹脂で形成した保護棒２１’の中に温度検知素子２２’を埋めこんだ構成のものを用いている。

そして、Ｔ字管１’のうち、メイン管１１’の中央から突出する中央管部１２’に保護棒２１’を挿入して、温度検知素子が封入されている先端部位を流体流路上に位置づけたうえで、前記中央管部１２’をナット３１’などで周囲から締め付け、前記保護棒２’の外周面と中央管部１２’の内周面とを液密に密着させてシールするようにしている。

特開平７−２７０２４７号公報

しかしながら、上述したように、中央管部を周囲から締め付け、その内周面と保護棒の外周面とを直接密着させるだけのシール構造であると、引っかかり等がないため、流体の圧力が不測に上昇したときなどに、温度計が抜けやすく、そこから流体が噴出する恐れがある。

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、上述した流体温度を測定する温度計が、配管から抜けることなく、しかも安価に構成できる流体温度測定装置等を提供することをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係る流体温度測定装置は、
温度測定の対象となる流体が流通する内部流路を有する筒状をなす管本体と、この管本体の背向する外周面から突き出た一対の突出部とを具備し、前記各突出部にそれぞれ前記内部流路に連通する貫通孔を設けた管部材と、
前記内部流路を横切るように前記一対の貫通孔に亘って挿通された保護棒と、該保護棒の内部に埋設された温度検出素子とを具備する温度計と、
前記突出部を外側から締め付ける締付部材を具備し、この締付部材による締め付けによって突出部内部の貫通孔径を縮小させ、該貫通孔の内周面と前記保護棒の外周面とを密着させてシールするシール構造とを具備していることを特徴とするものである。

このようなものであれば、管部材に設けた対向する一対の貫通孔に温度計を挿通し、該温度計を内部流路を挟んだ両側の２箇所で保持しているので、仮に半導体洗浄液の圧力が不測に上昇しても、温度計に対して抜ける方向の力が全く作用しないことになる。したがって、シール構造に特殊な抜脱防止機構などを設ける必要がなく、構成の簡単化を図れる。

コストダウンを図るには、前記保護棒が、筒状体と、該筒状体に充填されてその内部の温度検知素子を保持する充填材とを具備するものを挙げることができ、より好ましくは、前記筒状体が、その両端が開放された直線状をなす内外一定径のものがよい。

このように、温度計の外殻部材として、市販されているような、両端が開放された直線状をなす内外一定径の筒状体を使用することができるのは、本発明が基本構成として、管部材を横切るように温度計を貫通させた構造を有しているからこそであり、従来の構造では、温度計の外殻部材として一端を閉塞した袋状のものを用いざるを得ず、本発明のようなコストダウンを図ることは難しい。

特に半導体プロセスで用いられる流体（例えば半導体洗浄液）などのような腐食性流体を測定する場合、温度計の外殻部材にフッ素系樹脂のような耐食性のある特殊な材料を用いざるを得ず、その形状を特殊化するとコスト削減が難しくなるところ、本発明によれば大量生産品の直管を用いることができるので、コストダウン効果が著しいものとなる。

以上に述べた本発明によれば、流体温度測定において、温度計が配管から抜けることがなく、しかも安価に構成することができるようになる。

従来の流体温度測定装置の一例を示す縦断面図。 本発明の一実施形態における流体温度測定装置を示す縦断面図。 同実施形態における流体温度測定装置の分解縦断面図。 本発明の他の実施形態における温度計を示す縦断面図。 本発明のさらに他の実施形態における温度計を示す縦断面図。 本発明のさらに他の実施形態における締付部材を示す平面図及び縦断面図。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る流体温度測定装置１００は、例えば、半導体プロセスシステムの一部、より具体的には半導体洗浄液の濃度モニターの一部として、当該半導体洗浄液の温度を測定するために用いられる。

この流体温度測定装置１００は、図２に示すように、前記半導体洗浄液が流通する概略十字型をなす管部材１と、この管部材１に取り付けられて内部を流れる半導体洗浄液の温度を測定する温度計２とを具備するものである。図２、図３を参照して、以下に、各部を詳述する。

前記管部材１は、例えばＰＴＦＥなどのように前記半導体洗浄液に対して耐食性を有するフッ素系の樹脂を素材とするものであり、その軸線に沿って半導体洗浄液が流れる内部流路１ａを形成した概略直線円筒状をなす管本体１１と、この管本体１１の背向する外周面１ｂから一体に突出させて形成した一対の突出部１２とを具備している。

前記管本体１１の両端には、図示しない別の配管が接続されて、半導体洗浄液がこの管本体１１を流れるように構成してある。なお、管本体１１の外周面１ｂには、前記突出部１２の配設位置とは異なった場所に、一対の対向する窓１ｄがさらに設けられており、各窓１ｄには透光板５が液密に取り付けられている。これら窓１ｄ及び透光板５は、内部流路１ａを流れる半導体洗浄液の濃度等を測定する濃度モニターの構成要素である。この濃度モニターは、図示しない発光体から一方の透光板１ｄを通じて、内部流路１ａを流れる半導体洗浄液に検査光を照射し、他方の透光板１ｄを通じて出てくる検査光の強度を、図示しない受光素子を用いて検出することによって、当該半導体洗浄液の濃度を測定するものである。

前記突出部１２は、ここでは例えば、前記管本体１１の外径よりも小さい外径を有する円柱状をなすものであり、その中心軸が前記管本体１１の中心軸と直交するように配置されている。そして、この突出部１２の中心軸に沿って前記内部流路１ａに連通する貫通孔１ｃが設けてある。なお、突出部の外径が管本体の外径より大きくてもよく、また、それらの中心軸がずれていてもかまわない。

前記温度計２は、内部流路１ａを横切るように前記貫通孔１ｃに亘って挿通させた保護棒２１と、この保護棒２１の内部に埋設した温度検出素子２２とを具備するものである。

前記保護棒２１は、両端が開放された直線状をなす内外一定径の筒状体２１１と、この筒状体２１１の内部に挿入された前記温度検出素子２２を保持すべく、当該筒状体２１１に充填した充填材２１２とを具備したものである。この実施形態では、製作の容易化や、万一液が浸み込んだときの温度検出素子２２の保護をを図るため、温度検出素子２２を仮保持するためのカップ状をなす仮保持部材２１３をさらに設けている。

前記筒状体２１１は、例えば市販のフッ素系樹脂製の直管を適宜の長さに切断したものであり、該筒状体２１１の外径は、前記貫通孔１ｃの内径と実質的に一致させてある。
前記充填材２１２は、充填前は流動性を有した柔らかいもので、充填後、硬化反応が進む伝熱性に優れた例えばシリコーン系接着シール剤である。ここでは、この充填材２１２を、図２に示すように、筒状体２１１の内部における仮保持部材２１３の上下から、かつ仮保持部材２１３の内部にも行き渡らせて温度検出素子２２を確実に固定できるように充填してある。このような構成により、液体（半導体洗浄液）の温度が温度検出素子２２に伝わりやすくなるので、応答性がよくなる。その他に、例えば、充填材２１２を筒状体２１１における仮保持部材２１３の開口側にだけ充填してもかまわない。

前記仮保持部材２１３は、例えばガラスカーボンのような伝熱性に富む材料で形成されたものであり、その外周径は前記筒状体２１１の内周径と略一致させてある。なお、各図中、符号２３は温度検出素子２２に接続された電気ケーブルを示している。

かかる保護棒２１の作成方法の一例を挙げておく。まず、前記仮保持部材２１３に温度検出素子２２を入れる。次に、この温度検出素子２２を入れた仮保持部材２１３を、その開口を上向きにして、鉛直に立てた筒状体２１１の上端から圧入する。そして、この仮保持部材２１３を、筒状体２１１の略中央、すなわち温度検出素子２２が内部流路１ａの軸線近傍に位置づける。その状態で上下から充填材２１２を入れて固める。以上が保護棒２１の作成方法の一例である。
さらにこの実施形態では、この温度計２を管部材１に取り付けるとともにその取り付け部位をシールするためのシール構造３を設けている。

このシール構造３は、前記突出部１２の外周面に設けた雄ネジ部３２と、前記雄ネジ部３２に螺合する締付部材であるナット部材３１とからなるものである。しかして、前記突出部１２は、根元の方がわずかに太くなっており、前記ナット部材３１を螺合させるにつれ、このナット部材３１が突出部１２を外側から締め付け、突出部１２内部の貫通孔１ｃ径を縮小させることができるように構成してある。

すなわち、図３に示すように、これら各貫通孔１ｃに、前記温度計２の両端部を挿入し、ナット部材３１を締め付けることによって、貫通孔１ｃの内径を縮小させ、該貫通孔１ｃの内周面と前記温度計２の外周面とを液密に密着させてシールするとともに、この温度計２を保持するようにしてある。

しかして、かかる構成の温度測定装置１００によれば、管部材１に設けた対向する一対の貫通孔１ｃに温度計２を挿通させ、該温度計２の両端部を保持しているので、仮に半導体洗浄液の圧力が不測に上昇しても、温度計２に対して抜ける方向の力が全く作用しないことになる。つまり、この流体温度測定装置１００によれば、液体（流体）圧力の大小にかかわらず、温度計２が管部材１から抜けることがない。したがって、シール構造３に特殊な抜脱防止機構などを設ける必要がなく、構成の簡単化を図れる。

また、管部材１に直交するように温度計２を貫通させているので、温度計２の外殻部材として、従来のような一端を閉塞した袋状のものではなく、両端を切り落とした、例えば市販の直管を用いることができ、コストダウンを促進することができる。この効果は、特に半導体洗浄液などのような腐食性流体を測定する場合に顕著となる。すなわち、このような場合には、温度計２の外殻部材にフッ素系樹脂のような耐食性のある特殊な材料を用いざるを得ず、その形状を特殊化するとコスト削減が難しくなるところ、本実施形態のように大量生産品である直管を用いることができれば、多大なコストダウンを図ることができる。
さらに管部材１（より具体的には突出部１２）と温度計２（より具体的にはその表面の筒状体２１１）とがいずれもフッ素系樹脂を素材として構成されているので、ナット部材３１を締め付けた際のシール性能が向上する。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。温度計２としては、例えば、図４に示すように仮保持部材を省略したものでも構わないし、また大幅なコストダウンは図れないものの、筒状体を用いず、図５に示すように、中実のものとしても構わない。

また、半導体洗浄液に限られず、他の液体や気体にも本発明を適用することは可能である。ただし、上述したように、腐食性を有する流体に対して本発明の効果が顕著となる。

シール構造としては、必ずしも突出部にネジを切ったり、締付部材としてナット部材を用いる必要はなく、例えば、図６に示すように、締付部材３１として、その内径を拡縮可能な締め込みネジ付きリングなどを用いてもよい。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・流体温度測定装置
１・・・管部材
１１・・・管本体
１２・・・突出部
１ａ・・・内部流路
１ｂ・・・外周面
１ｃ・・・貫通孔
２・・・温度計
２１・・・保護棒
２２・・・温度検出素子
３１・・・締付部材
３・・・シール構造
２１１・・・筒状体
２１２・・・充填材

Claims (6)

1. 温度測定の対象となる流体が流通する内部流路を有する筒状をなす管本体と、この管本体の背向する外周面から突き出た一対の突出部とを具備し、前記各突出部にそれぞれ前記内部流路に連通する貫通孔を設けた管部材と、
   前記内部流路を横切るように前記一対の貫通孔に亘って挿通された保護棒と、該保護棒の内部に埋設された温度検出素子とを具備する温度計と、
   前記突出部を外側から締め付ける締付部材を具備し、この締付部材による締め付けによって突出部内部の貫通孔径を縮小させ、該貫通孔の内周面と前記保護棒の外周面とを密着させてシールするシール構造とを具備していることを特徴とする流体温度測定装置。
2. 前記保護棒が、筒状体と、該筒状体に充填されてその内部の温度検知素子を保持する充填材とを具備するものである請求項１記載の流体温度測定装置。
3. 前記筒状体が、その両端が開放された直線状をなす内外一定径のものである請求項２記載の流体温度測定装置。
4. 前記流体が所定材料に対して腐食性を有したものであり、前記管部材及び前記筒状体がともに前記流体に対して耐食性を有した材料で形成されている請求項２又は３記載の流体温度測定装置。
5. 前記流体が、半導体プロセスで用いられるものである請求項４記載の流体温度測定装置。
6. 温度測定の対象となる流体が流通する内部流路を有する筒状の管本体と、この管本体の背向する外周面から突き出た一対の突出部と、前記突出部を外側から締め付ける締付部材とを備え、前記各突出部にそれぞれ前記内部流路に連通する貫通孔を設けてなる管部材に取り付けられる温度計であり、
   前記内部流路を横切るように前記一対の貫通孔に亘って挿通された筒状体と、
   前記筒状体の内部に収容された温度検出素子と、
   前記筒状体に充填されてその内部の温度検知素子を保持する充填材とを具備し、
   前記締付部材による締付力によって、前記筒状体の外周面を前記貫通孔の内周面に密着させてシール可能に構成してあることを特徴とする温度計。