JP2015194352A - temperature sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体ウエハを加熱処理する熱処理装置に用いられる温度センサに関する。 The present invention relates to a temperature sensor used in, for example, a heat treatment apparatus that heats a semiconductor wafer.
半導体製造装置のような熱処理装置は、半導体ウエハが収容された処理容器内の雰囲気温度を測定する温度センサを備えている。従来の温度センサは、例えば特許文献1に開示されているように、処理容器内に設置される保護管と、保護管の内部に収容された複数の受熱板と、各受熱板に実装された熱電対と、を有している。受熱板および熱電対は、支持機構を介して保護管の内部の定位置に保持されている。
2. Description of the Related Art A heat treatment apparatus such as a semiconductor manufacturing apparatus includes a temperature sensor that measures an atmospheric temperature in a processing container in which a semiconductor wafer is accommodated. For example, as disclosed in
支持機構は、複数の連結細管および支持細管を有している。連結細管は、支持機構の骨格を構成する要素であって、連結ワイヤを介して一体的に結合されている。結合された連結細管は、その途中の連結ワイヤの箇所で折り曲げてから保護管内に挿入されている。 The support mechanism has a plurality of connecting tubules and support tubules. The connection tubule is an element constituting the skeleton of the support mechanism, and is integrally connected via a connection wire. The coupled connecting tube is inserted into the protective tube after being bent at the connecting wire in the middle.
言い換えると、隣り合う連結細管の間で連結ワイヤを折り曲げることで一対の棒状の連結部が形成され、当該連結部が保護管の径方向に互いに間隔を存して配列されている。支持細管は、連結部の間に介在されている。支持細管は、連結部に締結されて当該連結部の間隔を一定に保持している。 In other words, a pair of rod-like connecting portions are formed by bending a connecting wire between adjacent connecting tubules, and the connecting portions are arranged at intervals in the radial direction of the protective tube. The support thin tube is interposed between the connecting portions. The support thin tube is fastened to the connecting portion to keep the interval between the connecting portions constant.
受熱板は、連結部の間に跨るとともに、その両側部の複数個所がワイヤを介して連結部に縛り付けられている。さらに、熱電対は、二本の金属線を有するとともに、当該金属線の測温用の接合点が受熱板の表面に接着されている。 The heat receiving plate straddles between the connecting portions, and a plurality of portions on both sides thereof are bound to the connecting portions via wires. Furthermore, the thermocouple has two metal wires, and a junction for measuring the temperature of the metal wire is bonded to the surface of the heat receiving plate.
従来の温度センサによると、熱電対の金属線は、金属線に張力が加わった場合でも、当該張力が熱電対と受熱板との接着部分に及ぶことがないように、支持機構の連結部にワイヤで縛り付けられている。 According to the conventional temperature sensor, the metal wire of the thermocouple is attached to the connecting part of the support mechanism so that the tension does not reach the bonded portion between the thermocouple and the heat receiving plate even when tension is applied to the metal wire. It is tied up with wires.
従来の温度センサによると、受熱板を連結部に縛り付ける作業および熱電対の金属線を連結部に縛り付ける作業は、いずれも人為的な手作業により行われている。このため、連結部にワイヤを巻き付ける作業に多大な手間と労力を要するのを避けられず、温度センサの製造コストの増大を招く一つの要因となる。 According to the conventional temperature sensor, the operation of binding the heat receiving plate to the connecting portion and the operation of binding the metal wire of the thermocouple to the connecting portion are both manually performed. For this reason, it is inevitable that much labor and labor are required for the operation of winding the wire around the connecting portion, and this is one factor that causes an increase in the manufacturing cost of the temperature sensor.
さらに、ワイヤを用いて受熱板あるいは熱電対の金属線を連結部に縛り付ける作業は、熟練を要する。このため、熟練の域に達していない作業者では、受熱板あるいは熱電対の金属線を連結部にしっかりと固定することが容易でないといった問題が生じてくる。 Furthermore, the operation | work which binds the heat receiving plate or the metal wire of a thermocouple to a connection part using a wire requires skill. For this reason, a problem arises that it is not easy for an operator who has not reached the skilled level to firmly fix the heat receiving plate or the metal wire of the thermocouple to the connecting portion.
本発明の目的は、何人でも温度検出素子のセンサ線を保持体に簡単かつ確実に固定することができ、製造コストを低減できる温度センサを得ることにある。 An object of the present invention is to obtain a temperature sensor in which any number of people can easily and reliably fix a sensor wire of a temperature detection element to a holding body, and reduce manufacturing costs.
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る温度センサは、温度を検出すべき雰囲気の中に設置される保護管と、前記保護管内に収容された受熱板と、前記受熱板に実装され、測温部から延びたセンサ線を有する温度検出素子と、前記保護管の内部に固定され、前記受熱板および前記温度検出素子を前記保護管内の定位置に保持するように構成された保持体と、を備えている。 In order to achieve the above object, a temperature sensor according to one aspect of the present invention includes a protective tube installed in an atmosphere in which temperature is to be detected, a heat receiving plate accommodated in the protective tube, and the heat receiving plate. A temperature detection element that is mounted and has a sensor wire extending from the temperature measurement unit, and is fixed to the inside of the protective tube, and is configured to hold the heat receiving plate and the temperature detection element at a fixed position in the protective tube. And a holding body.
前記保持体は、前記保護管内で前記保護管の長手方向に延びるとともに前記保護管の径方向に間隔を存して配列された一対の棒状部材と、前記棒状部材の間に跨って固定され、前記受熱板の一端部を受ける支持部材と、前記支持部材と隣り合う位置で前記棒状部材の間に介在され、前記棒状部材の長手方向に間隔を存して配列された少なくとも三つの線ガイドと、を含む。前記センサ線は、前記線ガイドの間に跨るように前記線ガイドに交互に掛け渡されて、前記支持部材と隣り合った位置で蛇行状に配線されている。 The holding body extends in the longitudinal direction of the protective tube in the protective tube and is fixed across a pair of rod-shaped members arranged at intervals in the radial direction of the protective tube, and the rod-shaped member, A support member that receives one end of the heat receiving plate, and at least three line guides that are interposed between the rod-shaped members at positions adjacent to the support member and are arranged at intervals in the longitudinal direction of the rod-shaped members; ,including. The sensor wires are alternately wound around the line guides so as to straddle between the line guides, and are wired in a meandering manner at positions adjacent to the support member.
本発明の好ましい形態によると、前記線ガイドは、一方の棒状部材から他方の棒状部材に向けて突出されているとともに、各線ガイドの先端と前記他方の棒状部材との間に前記センサ線を通す隙間が設けられている。 According to a preferred embodiment of the present invention, the line guide protrudes from one rod-shaped member toward the other rod-shaped member, and the sensor wire is passed between the tip of each line guide and the other rod-shaped member. A gap is provided.
本発明の好ましい形態によると、前記受熱板の一端部が前記支持部材に移動可能に保持されている。 According to a preferred embodiment of the present invention, one end of the heat receiving plate is movably held by the support member.
本発明の好ましい形態によると、前記支持部材は、前記受熱板に向けて突出された凸部を有し、前記受熱板は、前記凸部が嵌り合う嵌合孔を有している。 According to a preferred embodiment of the present invention, the support member has a convex portion protruding toward the heat receiving plate, and the heat receiving plate has a fitting hole into which the convex portion fits.
本発明の好ましい形態によると、前記支持部材および前記受熱板の一端部を連続して貫通する固定ピンをさらに備え、当該固定ピンが前記受熱板から前記保護管の内面に向けて突出されている。 According to a preferred embodiment of the present invention, the fixing member further includes a fixing pin that continuously passes through one end of the support member and the heat receiving plate, and the fixing pin protrudes from the heat receiving plate toward the inner surface of the protective tube. .
本発明によれば、温度検出素子のセンサ線は、単に線ガイドの間を蛇行状に通すことで、保持体に対する自由な移動が制限されるので、センサ線を保持体の所望の位置に簡単かつ確実に固定することができる。したがって、温度センサの生産性が向上し、製造コストを低減することができる。 According to the present invention, since the sensor wire of the temperature detecting element is simply passed through the wire guide in a meandering manner, the free movement with respect to the holding body is limited, so that the sensor line can be easily placed at a desired position of the holding body. And it can fix reliably. Therefore, the productivity of the temperature sensor can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
[第1の実施形態]
以下本発明の第1の実施形態を図1ないし図9に基づいて説明する。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は、例えば半導体製造装置のような熱処理装置に用いる多点型温度センサ1の外観を示している。温度センサ1は、半導体ウエハが収容された処理容器内の雰囲気温度を測定するための要素であって、図1に示す処理容器内の高温雰囲気Hの中に設置される。
FIG. 1 shows an appearance of a
温度センサ1は、保護管2、複数の受熱板3、複数の熱電対4、保持体5およびエンドキャップ6を主要な要素として備えている。保護管2としては、例えば円筒状の石英管を用いることができる。保護管2は、石英管に限らず、例えばSiC管あるいはアルミナ管のような耐熱性に優れた他の材料で構成してもよい。
The
保護管2は、第1の直管部7aと、第1の直管部7aよりも短い第2の直管部7bと、を有している。第1の直管部7aは、処理容器内で垂直に起立されるとともに、その上端が気密に封止されている。第2の直管部7bは、第1の直管部7aの下端から直角に折り曲げられて水平に延びている。
The
図2に示すように、受熱板3は、保護管2の第1の直管部7aの内部に収容されている。受熱板3は、例えばシリコン基板、石英、炭化ケイ素、カーボン等で構成されており、高温雰囲気Hの熱を受けることで、高温雰囲気Hと同等の温度に加熱される。受熱板3は、測温対象物となる半導体ウエハの位置に合致するように、第1の直管部7aの長手方向に間隔を存して配列されている。受熱板3は、例えば厚さが0.7mm程度の薄い板であって、平坦な実装面3aを有している。
As shown in FIG. 2, the
熱電対4は、温度検出素子の一例である。熱電対4は、二本の異種の金属線8a,8bと、金属線8a,8bの先端部を接合した点状の測温部9と、を有している。測温部9は、受熱板3の実装面3aの中央部に実装されている。本実施形態では、測温部9は、封止剤10を用いて実装面3aに接着されており、受熱板3に熱的に接続された状態に保たれている。
The
さらに、金属線8a,8bは、夫々絶縁スリーブ11で被覆されている。絶縁スリーブ11としては、例えばアルミナ又はセラミックファイバーで構成された織布を用いている。これにより、絶縁スリーブ11で被覆された金属線8a,8bは、耐熱性および柔軟性を兼ね備えた二本のセンサ線12a,12bを構成している。センサ線12a,12bは、第1の直管部7aから第2の直管部7bに導かれている。
Further, the
保持体5は、熱電対4が実装された受熱板3を第1の直管部7aの定位置に保持するように、第1の直管部7aに収容されている。具体的には、熱電対4は、測温対象物である半導体ウエハの温度変化を精度よく検出する必要があるため、保持体5は、熱電対4が実装された受熱板3が測温対象物と対向するように受熱板3の位置を正確に規定するように構成されている。
The holding
複数の受熱板3を保持する構成は互いに共通であるので、第1の直管部7aの最も上部に位置された受熱板3を代表して説明する。図2および図3は、第1の直管部7aの上端部である図1のA部の詳細を示している。
Since the structure which hold | maintains the several
図1ないし図7に示すように、保持体5は、一対の棒状部材15a,15b、複数の支持部材16および中継ブロック17を備えている。棒状部材15a,15bとしては、例えば石英ガラス製のソリッドな丸棒を用いている。棒状部材15a,15bは、保護管2の第1の直管部7aの長手方向に真っ直ぐに延びているとともに、第1の直管部7aの径方向に間隔を存して平行に配列されている。
As shown in FIGS. 1 to 7, the holding
支持部材16は、例えば石英ガラス製の板材で構成され、測温対象物である半導体ウエハと対向するように、第1の直管部7aの長手方向に間隔を存して配置されている。支持部材16は、棒状部材15a,15bに面したフラットな第1の面18aと、第1の面18aの反対側で第1の直管部7aの内面と向かい合う第2の面18bと、第2の面18bの両側縁から第1の面18aの両側縁に向けて延びた一対の第3の面18c,18dと、を有している。第3の面18c,18dは、第2の面18bの両側縁から第1の面18aの両側縁に向けて互いに遠ざかるように傾いている。このため、支持部材16は、第1の直管部7aの内面との干渉を避けるように、第1の面18aから第2の面18bに向けて先細り状に形成されている。
The
支持部材16は、第1の面18aを棒状部材15a,15bに向けた姿勢で棒状部材15a,15bと平行に置かれており、当該支持部材16の端部が棒状部材15a,15bの外周面に熱的に溶着されている。
The
具体的に述べると、支持部材16の両側端部と棒状部材15a,15bとの対向部分がバーナーから噴出する火炎により溶融されて、支持部材16の両側端部から棒状部材15a,15bの外周面に至る溶着部20が形成されている。この結果、支持部材16が棒状部材15a,15bの間に跨るように固定され、支持部材16の第1の面18aと棒状部材15a,15bの外周面との間に隙間21が形成されている。隙間21は、受熱板3の厚さtよりも僅かに大きく形成されている。
More specifically, the opposing portions of the both end portions of the
中継ブロック17は、例えば石英ガラスで構成され、棒状部材15a,15bの先端に突き合わせて溶着されている。図4に示すように、中継ブロック17は、第1の直管部7aと第2の直管部7bとで規定された保護管2の角部22に位置されている。
The
中継ブロック17は、棒状部材15a,15bの反対側で棒状部材15a,15bと直交する方向に延びた先端面23と、先端面23と直交するとともに第2の直管部7bに面した支持面24と、支持面24の反対側に位置された表面25と、を有している。中継ブロック17の先端面23は、第1の直管部7aの軸線O1の上で保護管2の角部22の内面に突き当てられている。これにより、第1の直管部7aに対する保持体5の位置が規定されている。
The
さらに、一対のワイヤ挿通孔26a,26bが中継ブロック17に形成されている。ワイヤ挿通孔26a,26bは、第2の直管部7bの長手方向に延びているとともに、第2の直管部7bの径方向に間隔を存して並んでいる。ワイヤ挿通孔26a,26bは、中継ブロック17の支持面24および表面25に開口されている。
Further, a pair of wire insertion holes 26 a and 26 b are formed in the
耐熱性を有する連結ワイヤ27がワイヤ挿通孔26a,26bに挿通されている。連結ワイヤ27は、ワイヤ挿通孔26a,26bの間に跨るように中継ブロック17の表面25を横切るとともに、ワイヤ挿通孔26a,26bを貫通して第2の直管部7bに導かれている。
A connecting
図2および図3に示すように、受熱板3は、棒状部材15a,15bと支持部材16との間の隙間21に挿入されている。本実施形態では、受熱板3は、棒状部材15a,15bの外周面に沿うとともに、受熱板3の挿入方向に沿う先端側の縁3bが溶着部20に突き当てられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
この際、隙間21の寸法は、受熱板3の厚さtよりも大きいので、受熱板3の一端部は、ある程度自由に動き得るように支持部材16で受け止められている。さらに、熱電対4が接着された受熱板3の実装面3aは、支持部材16の反対側に位置されている。そのため、熱電対4の測温部9は、棒状部材15a,15bの間に位置されている。それとともに、センサ線12a,12bは、棒状部材15a,15bの間を通して配線されている。
At this time, since the dimension of the
図2に示すように、保持体5は、第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cをさらに備えている。第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cは、保持体5に対するセンサ線12a,12bの位置を固定的に定めるための要素であって、例えば石英ガラス製の丸棒で構成されている。第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cは、支持部材16と隣り合う位置で棒状部材15a,15bの間に介在されているとともに、棒状部材15a,15bの長手方向に間隔を存して配列されている。
As shown in FIG. 2, the holding
具体的に述べると、第1の線ガイド30aは、支持部材16の下方で一方の棒状部材15bに溶着されている。第1の線ガイド30aは、一方の棒状部材15bから他方の棒状部材15aに向けて突出されている。第2の線ガイド30bは、第1の線ガイド30aの直下で他方の棒状部材15aに溶着されている。第2の線ガイド30bは、他方の棒状部材15aから一方の棒状部材15bに向けて突出されている。さらに、第3の線ガイド30cは、第2の線ガイド30bの直下で一方の棒状部材15bに溶着されている。第3の線ガイド30cは、一方の棒状部材15bから他方の棒状部材15aに向けて突出されている。
Specifically, the
本実施形態によると、第1の線ガイド30aの突出端と他方の棒状部材15aとの間、第2の線ガイド30bの突出端と一方の棒状部材15bとの間、および第3の線ガイド30cと他方の棒状部材15aとの間には、夫々熱電対4のセンサ線12a,12bを通すための隙間31が形成されている。
According to this embodiment, between the protruding end of the
図2(A)に最もよく示されるように、熱電対4のセンサ線12a,12bは、支持部材16の背後を通して第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cに導かれている。すなわち、センサ線12a,12bは、第1の線ガイド30aの背後から第2の線ガイド30bと棒状部材15bとの間の隙間31を通して第2の線ガイド30bの前方に引き回されている。さらに、センサ線12a,12bは、第3の線ガイド30cと棒状部材15aとの間の隙間31を通して第3の線ガイド30cの背後に引き回されている。
As best shown in FIG. 2A, the
このため、センサ線12a,12bは、第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cの間に跨るように、第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cの外周面に交互に掛け渡されている。これにより、受熱板3から延びたセンサ線12a,12bは、支持部材16と隣り合った位置で蛇行状に折れ曲がるように配線されており、自由な動きが拘束された状態で棒状部材15a,15bの間に保持されている。
For this reason, the
この結果、熱電対4が接着された受熱板3は、隙間21から抜け出ることがないようにセンサ線12a,12bを介して保持体5に保持されている。
As a result, the
図4ないし図7に示すように、保護管2の第2の直管部7bの内部に一対の筒状部材33a,33bが収容されている。筒状部材33a,33bは、例えば磁性管で構成されている。筒状部材33a,33bは、第2の直管部7bの長手方向に延びているとともに、第2の直管部7bの径方向に間隔を存して配列されている。
As shown in FIGS. 4 to 7, a pair of
筒状部材33a,33bの一端は、中継ブロック17のワイヤ挿通孔26a,26bと合致するように中継ブロック17の支持面24に突き合わされている。ワイヤ挿通孔26a,26bに通された連結ワイヤ27は、筒状部材33a,33bに挿入されており、当該連結ワイヤ27を介して中継ブロック17と筒状部材33a,33bとが互いに連結されている。
One ends of the
図8に示すように、連結ワイヤ27が通された筒状部材33a,33bは、第2の直管部7bの開口端部34から保護管2の外に突出されている。さらに、複数の熱電対4のセンサ線12a,12bは、一つの束となって第2の直管部7bの開口端部34から保護管2の外に引き出されている。図8では、図面が煩雑化するのを防ぐために、一本のセンサ線12aのみを代表して示している。
As shown in FIG. 8, the
図8に示すように、エンドキャップ6は、保護管2の第2の直管部7bの開口端部34に固定されている。エンドキャップ6は、継手パイプ40、継手キャップ41およびフェルール42を主要な要素として備えている。
As shown in FIG. 8, the
継手パイプ40は、例えばステンレスのような金属材料で構成されている。継手パイプ40は、第2の直管部7bの開口端部34に接着等の手段で同軸状に固定された本体部43と、本体部43の先端から同軸状に突出された円筒状の連結部44と、を備えている。連結部44は、本体部43よりも径が小さいとともに、当該連結部44の外周面に雄ねじ部45が形成されている。
The
さらに、継手パイプ40は、第1の中空部47および第2の中空部48を有している。第1の中空部47は、保護管2の第2の直管部7bに通じている。第2の直管部7bの開口端部34から突出された筒状部材33a,33bは、第1のスペーサリング49を介して第1の中空部47の底に突き当てられている。そのため、筒状部材33a,33bは、中継ブロック17と継手パイプ40との間に介在されて、中継ブロック17を第2の直管部7bの方向から支えている。
Further, the
第2の中空部48は、小径部48aおよび大径部48bを含んでいる。小径部48aは、第1の中空部47の底に同軸状に開口されている。大径部48bは、連結部44の先端面に開口されている。小径部48aと大径部48bとの境界部分にテーパ部50が形成されている。テーパ部50は、小径部48aから大径部48bに向けて拡開するように傾斜された押圧面51を有している。
The second
継手キャップ41は、例えばステンレスのような金属材料で構成されている。継手キャップ41は、継手パイプ40の連結部44が入り込む凹部52と、凹部52の底に開口された通孔53と、を有している。雌ねじ部54が凹部52の内周面に形成されている。継手キャップ41の雌ねじ部54は、継手パイプ40の雄ねじ部45にねじ込まれている。このねじ込みにより、継手パイプ40と継手キャップ41とが同軸状に連結されている。
The
フェルール42は、継手キャップ41の第2の中空部48に収容されている。フェルール42は、円筒状であり、例えば弾性変形が可能なゴム状弾性体で構成されている。フェルール42は、第2のスペーサリング57とテーパ部50の押圧面51との間に介在されている。第2のスペーサリング57は、継手キャップ41の凹部52の底に支持されて、第2の中空部48の大径部48bに入り込んでいる。
The
図8に一本のセンサ線12aを代表して示すように、第2の直管部7bの開口端部34から束になって引き出された複数のセンサ線12a,12bは、第1のスペーサリング49、第2の中空部48の小径部48a、フェルール42、第2のスペーサリング57および継手キャップ41の通孔53を貫通してエンドキャップ6の外に導出されている。
As representatively showing one
本実施形態によると、少なくともフェルール42および第2のスペーサリング57に対応した位置では、図9に示すように、センサ線12aから絶縁スリーブ11が除去されて、絶縁スリーブ11よりも下層のポリイミド製の絶縁チューブ58が露出されている。
According to this embodiment, at least at positions corresponding to the
さらに、図示を省略するが、筒状部材33a,33bに通された連結ワイヤ27にしても、センサ線12a,12bと同様に第1のスペーサリング49、第2の中空部48の小径部48a、フェルール42、第2のスペーサリング57および継手キャップ41の通孔53を貫通してエンドキャップ6の外に導出されている。
Further, although not shown in the figure, the
エンドキャップ6の外に導出されたセンサ線12a,12bおよび連結ワイヤ27は、テフロン(登録商標)を用いた保護チューブ60、第1の熱収縮チューブ61および第2の熱収縮チューブ62を用いて継手キャップ41に封止されている。
The
このようなエンドキャップ6において、継手キャップ41を締め付けると、継手キャップ41が継手パイプ40に近づく方向に移動する。これにより、第2のスペーサリング57がフェルール42をテーパ部50に向けて押し込み、フェルール42がテーパ部50の押圧面51に押し付けられる。
In such an
この結果、フェルール42は内径を縮小するように強制的に弾性変形され、フェルール42の内側に挿通されたセンサ線12a,12bおよび連結ワイヤ27がフェルール42によって締め付けられる。
As a result, the
特に本実施形態では、フェルール42に対応した位置では、センサ線12a,12bから絶縁スリーブ11が除去されて、ポリイミド製の絶縁チューブ58が露出されている。ポリイミド製の絶縁チューブ58は、織布を用いた絶縁スリーブ11よりもフェルール42に馴染み易いので、フェルール42と絶縁チューブ58との密着性が良好となる。
In particular, in this embodiment, at the position corresponding to the
したがって、保護管2から引き出されたセンサ線12a,12bをエンドキャップ6の位置で緊密に固定することができ、たとえセンサ線12a,12bを保護管2の外に引き出そうとする張力がセンサ線12a,12bに加わったとしても、当該張力が熱電対4の測温部9と受熱板3との接着部分に及ぶことはない。
Therefore, the
よって、熱電対4の測温部9が受熱板3から剥がれたり、測温部9や受熱板3がダメージを受けるのを防止できる。
Therefore, it can prevent that the
次に、温度センサ1を組み立てる手順について簡単に説明する。
Next, a procedure for assembling the
熱電対4が接着された受熱板3および保持体5が保護管2に収容される以前の段階では、保護管2の第1の直管部7aの端部(上端)は、開口された状態にある。この状態で、受熱板3が保持された保持体5を、中継ブロック17を先頭にした姿勢で第1の直管部7aの開口端から第1の直管部7aに挿入する。この際、中継ブロック17のワイヤ挿通孔26a,26bには、予め連結ワイヤ27が通されている。
In a stage before the
中継ブロック17が保護管2の角部22に達すると、ワイヤ挿通孔26a,26bから引き出された連結ワイヤ27および束となった複数のセンサ線12a,12bが第2の直管部7bの開口端部34を通じて保護管2の外に引き出される。
When the
この後、二本の筒状部材33a,33bを第2の直管部7bの開口端部34から第2の直管部7bの内側に挿入し、筒状部材33a,33bを中継ブロック17の支持面24に突き当てる。筒状部材33a,33bを第2の直管部7bに挿入する際に、ワイヤ挿通孔26a,26bから引き出された連結ワイヤ27を筒状部材33a,33bに通す。
Thereafter, the two
この後、第1の直管部7aの端部(上端)を加熱して半球状に封止するとともに、第2の直管部7bの開口端部34にエンドキャップ6の継手パイプ40を接着する。これにより、筒状部材33a,33bが保持体5の中継ブロック17とエンドキャップ6の第1のスペーサリング49との間で挟み込まれ、保護管2に対する保持体5の位置が定まる。
Thereafter, the end (upper end) of the first
この後、エンドキャップ6の継手キャップ41を締め付け、フェルール42を強制的に弾性変形させる。これにより、束となった複数のセンサ線12a,12bおよび連結ワイヤ27がフェルール42によって締め付け固定され、一連の温度センサ1の組み立て作業が完了する。
Thereafter, the
第1の実施形態によれば、受熱板3から延びた熱電対4のセンサ線12a,12bを単に第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cの間を通して蛇行させることで、センサ線12a,12bの自由な動きを拘束することができる。このため、センサ線12a,12bを専用のワイヤで棒状部材15a,15bに縛り付ける面倒で手間のかかる作業が不要となり、センサ線12a,12bを保持体15の所望の位置に簡単かつ確実に固定することができる。
According to the first embodiment, the
しかも、第1の実施形態では、第2の線ガイド30bと棒状部材15bとの間、および第3の線ガイド30cと棒状部材15aとの間に夫々隙間31が存在するので、当該隙間31にセンサ線12a,12bを通すことで、第2の線ガイド30bの外周面および第3の線ガイド30bの外周面にセンサ線12a,12bを導くことができる。そのため、センサ線12a,12bを蛇行状に配線する際の作業を容易に行なうことができる。したがって、温度センサ1の生産性が向上し、製造コストを低減することができる。
Moreover, in the first embodiment, there are
それとともに、センサ線12a,12bを蛇行させる第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cは、保持体5と一体構造物であるので、センサ線12a,12bを保持体5に固定するワイヤあるいはクリップのような保持体5とは別の構成要素を省略することができる。この結果、温度センサ1の部品点数を削減することが可能となり、この点でも温度センサ1のコストの低減に寄与するといった利点がある。
At the same time, the first to third wire guides 30a, 30b, and 30c that meander the
加えて、第1の実施形態によると、熱電対4が接着された受熱板3は、センサ線12a,12bを介して支持部材16と棒状部材15a,15bとの間の隙間21に脱落不能に保持され、受熱板3自体が支持部材16に固定されていない。
In addition, according to the first embodiment, the
言い換えると、センサ線12a,12bが高温雰囲気Hの熱影響を受けて膨張した場合、受熱板3は、センサ線12a,12bの熱膨張を吸収するように、支持部材16に対しある程度自由に動き得るような状況に保たれている。
In other words, when the
このため、センサ線12a,12bが熱膨張したとしても、測温部9と受熱板3との接着部分に応力が生じるのを防止できる。よって、測温部9が受熱板3から剥離したり、測温部9や受熱板3がダメージを受けるのを回避することができ、品質の良い温度センサ1を得ることができる。
For this reason, even if the
[第2の実施形態]
図10は、第2の実施形態を開示している。
[Second Embodiment]
FIG. 10 discloses a second embodiment.
第2の実施形態は、センサ線12a,12bを蛇行させる第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cに関する事項が第1の実施形態と相違している。それ以外の温度センサ1の構成は、第1の実施形態と同様である。このため、第2の実施形態において、第1の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
The second embodiment is different from the first embodiment in matters relating to the first to third line guides 30a, 30b, and 30c that meander the
図10に示すように、第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cは、棒状部材15a,15bの間に跨って固定されている。すなわち、第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cの一端が一方の棒状部材15bに突き合わせて溶着され、第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cの他端が他方の棒状部材15aに突き合わせて溶着されている。
As shown in FIG. 10, the first to third line guides 30a, 30b, 30c are fixed across the rod-shaped
第2の実施形態では、受熱板3から引き出された熱電対4のセンサ線12a,12bは、支持部材16の背後を通して第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cに導かれている。すなわち、センサ線12a,12bは、第1の線ガイド30a、第2の線ガイド30bおよび棒状部材15a,15bで囲まれた四角い領域を通して第2の線ガイド30bの前方に引き回されている。さらに、センサ線12a,12bは、第2の線ガイド30b、第3の線ガイド30cおよび棒状部材15a,15bで囲まれた四角い領域を通して第3の線ガイド30cの背後に引き回されている。
In the second embodiment, the
このため、センサ線12a,12bは、第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cの間に跨るように、第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cの外周面に交互に掛け渡されている。これにより、受熱板3から延びたセンサ線12a,12bは、支持部材16と隣り合った位置で蛇行状に折れ曲がるように配線されており、自由な動きが拘束された状態で棒状部材15a,15bの間に保持されている。
For this reason, the
このような第2の実施形態によると、受熱板3から延びた熱電対4のセンサ線12a,12bを単に第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cの間を通して蛇行させることで、センサ線12a,12bの自由な動きを拘束することができる。したがって、センサ線12a,12bを保持体15の所望の位置に簡単かつ確実に固定することができ、前記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to the second embodiment, the
[第3の実施形態]
図11は、第3の実施形態を開示している。
[Third embodiment]
FIG. 11 discloses a third embodiment.
第3の実施形態は、受熱板3を支持部材16に固定した点が第1の実施形態と相違している。それ以外の温度センサ1の構成は、第1の実施形態と同様である。そのため、第3の実施形態において、第1の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
The third embodiment is different from the first embodiment in that the
図11に示すように、支持部材16は、溶着部20を外れた位置に凸部71を有している。凸部71は、支持部材16から棒状部材15a,15bの間に向けて突出されている。さらに、凸部71は、半球状に湾曲された表面72を有している。
As shown in FIG. 11, the
一方、受熱板3は、円形の嵌合孔73を有している。嵌合孔73は、受熱板3のうち支持部材16と重なる位置に設けられている。このため、受熱板3を棒状部材15a,15bと支持部材16との間の隙間21に挿入すると、受熱板3の縁3bが溶着部20に突き当たった時点で凸部71の表面72が受熱板3の嵌合孔73に嵌り込むようになっている。これにより、受熱板3は、隙間21から抜け出ることがないように支持部材16に固定されている。
On the other hand, the
第3の実施形態によると、熱電対4が接着された受熱板3そのものが支持部材16に固定されている。そのため、センサ線12a,12bが高温雰囲気Hの熱影響を受けて膨張した場合、受熱板3がセンサ線12a,12bの熱膨張を吸収するように動くことができない。
According to the third embodiment, the
しかるに、熱電対4のセンサ線12a,12bは、第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cの間を通して蛇行させることで保持体5に保持されているので、センサ線12a,12bが熱膨張した場合、センサ線12a,12bは、熱膨張分を吸収するように蛇行した領域で撓むことができる。
However, since the
したがって、受熱板3が支持部材16に固定されていても、センサ線12a,12bを蛇行させたことで熱電対4の測温部9と受熱板3との接着部分に応力が発生するのを防止できる。このため、測温部9が受熱板3から剥離したり、測温部9および受熱板3がダメージを受けるのを回避することができ、品質の良い温度センサ1を得ることができる。
Therefore, even if the
[第4の実施形態]
図12および図13は、第4の実施形態を開示している。
[Fourth Embodiment]
12 and 13 disclose a fourth embodiment.
第4の実施形態は、受熱板3を支持部材16に固定するための構成が第3の実施形態と相違している。それ以外の温度センサ1の構成は、第1の実施形態と同様である。そのため、第4の実施形態において、第1の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
The fourth embodiment is different from the third embodiment in the configuration for fixing the
図12および図13に示すように、支持部材16は、溶着部20を外れた位置に第1のピン孔81を有している。それとともに、受熱板3は、第2のピン孔82を有している。第2のピン孔82は、受熱板3を棒状部材15a,15bと支持部材16との間の隙間21に挿入して、受熱板3の縁3bが溶着部20に突き当たった時に、第1のピン孔81と合致するようになっている。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
固定ピン83が第1のピン孔81と第2のピン孔82との間に跨って挿通されている。固定ピン83は、第1のピン孔81および第2のピン孔82に緊密に嵌合されて、支持部材16および受熱板3の双方に保持されている。このため、受熱板3は、隙間21から抜け出ることがないように固定ピン83を介して支持部材16に固定されている。
The fixing
さらに、固定ピン83は、受熱板3の背後に突出された突出部84を有している。突出部84は、センサ線12a,12bの間を貫通するとともに、その先端が保護管2の第1の直管部7aの内面に近接されている。そのため、固定ピン83は、第1の直管部7aの内径よりも僅かに小さい全長を有している。
Further, the fixing
第4の実施形態によると、熱電対4が接着された受熱板3そのものが固定ピン83を介して支持部材16に固定されている。そのため、センサ線12a,12bが高温雰囲気Hの熱影響を受けて膨張した場合、受熱板3がセンサ線12a,12bの熱膨張を吸収するように動くことができない。
According to the fourth embodiment, the
しかるに、熱電対4のセンサ線12a,12bは、第1ないし第3の線ガイド30a,30b,30cの間を通して蛇行させることで保持体5に保持されているので、センサ線12a,12bが熱膨張した場合、センサ線12a,12bは、熱膨張分を吸収するように蛇行した領域で撓むことができる。
However, since the
したがって、受熱板3が支持部材16に固定されていても、センサ線12a,12bを蛇行させたことで熱電対4の測温部9と受熱板3との接着部分に応力が発生するのを防止できる。このため、測温部9が受熱板3から剥離したり、測温部9および受熱板3がダメージを受けるのを回避することができ、品質の良い温度センサ1を得ることができる。
Therefore, even if the
さらに、固定ピン83は、受熱板3の背後に突出された突出部84を有し、当該突出部84の先端が第1の直管部7aの内面に近接した状態に保たれている。このため、例えば固定ピン83が軸方向に動こうとしても、固定ピン83の先端が第1の直管部7aの内面に突き当たり、固定ピン83の移動が制限される。したがって、固定ピン83が支持部材16および受熱板3から脱落するのを回避でき、受熱板3と支持部材16との固定状態を確実に維持することができる。
Furthermore, the fixing
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、センサ線を蛇行させる線ガイドの数は三つに限らず、棒状部材の長さに応じて四つ又はそれ以上としてもよい。 For example, the number of line guides that meander the sensor lines is not limited to three, and may be four or more depending on the length of the rod-shaped member.
さらに、保持体を構成する棒状部材にしてもソリッドな丸棒に特定されるものではなく、例えばソリッドな角棒あるいは中空のパイプ材で構成してもよい。 Furthermore, the rod-shaped member constituting the holding body is not limited to a solid round bar, and may be composed of, for example, a solid square bar or a hollow pipe material.
1…温度センサ、2…保護管、3…受熱板、4…温度検出素子(熱電対)、5…保持体、9…測温部、12a,12b…センサ線、15a,15b…棒状部材、16…支持部材、30a,30b,30c…第1ないし第3の線ガイド
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記保護管内に収容された受熱板と、
前記受熱板に実装され、測温部から延びたセンサ線を有する温度検出素子と、
前記保護管の内部に固定され、前記受熱板および前記温度検出素子を前記保護管内の定位置に保持するように構成された保持体と、を備えた温度センサであって、
前記保持体は、
前記保護管内で前記保護管の長手方向に延びるとともに前記保護管の径方向に間隔を存して配列された一対の棒状部材と、
前記棒状部材の間に跨って固定され、前記受熱板の一端部を受ける支持部材と、
前記支持部材と隣り合う位置で前記棒状部材の間に介在され、前記棒状部材の長手方向に間隔を存して配列された少なくとも三つの線ガイドと、を含み、
前記センサ線は、前記線ガイドの間に跨るように前記線ガイドに交互に掛け渡されて、前記支持部材と隣り合った位置で蛇行状に配線された温度センサ。 A protective tube installed in the atmosphere to detect the temperature;
A heat receiving plate housed in the protective tube;
A temperature detecting element mounted on the heat receiving plate and having a sensor wire extending from the temperature measuring unit;
A temperature sensor that is fixed inside the protective tube and configured to hold the heat receiving plate and the temperature detection element at a fixed position in the protective tube,
The holder is
A pair of rod-shaped members extending in the longitudinal direction of the protective tube and arranged in the radial direction of the protective tube within the protective tube,
A support member fixed between the rod-shaped members and receiving one end of the heat receiving plate;
Including at least three line guides interposed between the rod-shaped members at positions adjacent to the support member and arranged at intervals in the longitudinal direction of the rod-shaped members,
A temperature sensor in which the sensor wires are alternately wound around the line guides so as to straddle between the line guides and are arranged in a meandering manner at positions adjacent to the support member.
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