JP2846869B2 - Pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor

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JP2846869B2
JP2846869B2 JP3108897A JP3108897A JP2846869B2 JP 2846869 B2 JP2846869 B2 JP 2846869B2 JP 3108897 A JP3108897 A JP 3108897A JP 3108897 A JP3108897 A JP 3108897A JP 2846869 B2 JP2846869 B2 JP 2846869B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、半導体
の製造や液晶の製造に用いられる各種の薬液流体や腐食
性の強い酸・アルカリ性流体の製造もしくは、それを取
り扱う分野において流体の圧力を検知するような圧力セ
ンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the production of various chemical fluids and highly corrosive acid / alkali fluids used in the production of semiconductors and liquid crystals, or to detect the pressure of fluids in the field of handling them. Pressure sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、半導体製造や液晶にもちいる薬
液は、その製造過程に必要な各種のものが用いられ、特
にエッチングや洗浄工程においては、腐食性の強い強酸
や強アルカリ性の薬液やガスが用いられている。一方、
これらの流体は、半導体の集積度向上のために高純度の
流体が要求されると共に、その配管系や装置もその流体
に侵されたり、溶出しない材料で構成しなければならな
いが、その材料として最適なものとしては、PTFEや
PFAがあるが、プラスチックにはガス透過という問題
がある。
2. Description of the Related Art For example, chemicals used for semiconductor production and liquid crystals are used in various processes necessary for the production process. Particularly in etching and cleaning processes, highly corrosive strong acid or strongly alkaline chemicals or gases are used. Is used. on the other hand,
These fluids require high-purity fluids in order to improve the degree of integration of semiconductors, and their piping systems and equipment must be made of materials that are not affected or eluted by the fluids. Optimum ones are PTFE and PFA, but plastic has a problem of gas permeation.

【0003】半導体製造や液晶に用いる薬品を供給した
り、反応させたりする場合の圧力を検知する圧力センサ
としては、図5、図6のような構成のものがある。以下
これらの構造と問題点について述べる。図5は、圧力を
検知する素子が半導体センサを用いた構造例であり、薬
液が接するボディ51は、PTFEやPFAで造られて
おり、半導体センサ52は、薬液が直接に接しない様
に、PTFEやPFAのフィルム53で被覆されてい
る。また、ボディ51と半導体センサ52との接面との
気密性のためにガスケット54が設けられ、高レベルの
フッ素ゴムで構成されてなるセンサである。
[0003] As a pressure sensor for detecting a pressure in supplying or reacting a chemical used in semiconductor production or liquid crystal, there is a pressure sensor having a structure as shown in Figs. Hereinafter, these structures and problems will be described. FIG. 5 is an example of a structure in which the element for detecting pressure uses a semiconductor sensor. The body 51 that is in contact with the chemical is made of PTFE or PFA. It is covered with a film 53 of PTFE or PFA. A gasket 54 is provided for airtightness between the body 51 and the contact surface between the semiconductor sensor 52 and the sensor is made of high-level fluorine rubber.

【0004】図6は、圧力を検知する素子が歪みゲージ
60を用いた構造例であり、上記の例と同様に、薬液が
接するボディ61は、PTFEやPFAで造られてお
り、歪みゲージ60が貼り付けられた薄板部62に薬液
が接しないように、PTFEやPFAのフィルム63で
被覆されており、同様にセンサ本体65とボディ61と
の接面には、ガスケット64が間挿されてなるセンサの
例である。
FIG. 6 shows an example of a structure in which an element for detecting pressure uses a strain gauge 60. Similarly to the above-described example, a body 61 to be contacted with a chemical is made of PTFE or PFA. Is covered with a film 63 made of PTFE or PFA so that the chemical solution does not come into contact with the thin plate portion 62 on which the gasket 64 is attached. This is an example of a sensor.

【0005】これらの図5、図6に用いられたセンサ
は、圧力を電気信号に切換える方法は異なるが、流体の
圧力をそのまま検知できるので、腐食性のない流体に対
しては、極めて多く利用されている方法であるが、腐食
性流体への使用については、流体が直接センサ部に接し
ないように、耐蝕性軟質材料で保護しなければならない
ため、その手段としてのPTFEやPFAのフィルムが
使用されている。この場合、流体の圧力を正確にセンサ
に伝達させるためには、その厚さは0.2mm程度が適
当である。
The sensors used in FIGS. 5 and 6 differ in the method of switching the pressure to an electric signal, but can detect the pressure of the fluid as it is, so that it is very often used for a non-corrosive fluid. However, for use in corrosive fluids, it is necessary to protect the fluid with a corrosion-resistant soft material so that the fluid does not come into direct contact with the sensor unit. in use. In this case, in order to accurately transmit the pressure of the fluid to the sensor, the thickness is appropriately about 0.2 mm.

【0006】しかしながら、PTFEやPFAは、他の
プラスチックと同様に分子間を気体が透過する性質を有
しているために、ガスの透過により腐食性流体がフィル
ムを通して浸透し、上記のPTFEやPFAの0.2m
m厚さのフィルムを使用したセンサでは、腐食性流体に
使用した場合、浸透した流体がセンサ本体を腐食させて
機能を低下させたり、破損させたりする問題があった。
フッ素樹脂に限らずプラスチックのガス透過性は、その
厚さに大きく関係し、例えばPTFEの場合、図7に示
した透湿度(ガス透過性として表わす)の如く、厚さが
厚くなるに従って低くなり、ガス透過を抑えるために
は、フィルム厚さを厚くするほどよい。従って、従来の
センサでは、フィルムの厚さを厚くする方法が考えられ
るが、透過性が無視できる厚さとされる0.5mmまで
厚くするとセンサ感度が低下して実用性がなくなり、従
って厚さ0.2mmが最適とされていた。
However, since PTFE and PFA have a property that gas permeates between molecules like other plastics, corrosive fluid penetrates through the film due to gas permeation, and the above-mentioned PTFE and PFA are used. 0.2m
In a sensor using a film having a thickness of m, when used as a corrosive fluid, there is a problem that the permeated fluid corrodes the sensor main body, lowering its function or damaging it.
The gas permeability of not only fluororesin but also plastic is greatly related to its thickness. For example, in the case of PTFE, as shown in FIG. 7, the gas permeability becomes lower as the thickness becomes larger. In order to suppress gas permeation, the thicker the film, the better. Therefore, in the conventional sensor, a method of increasing the thickness of the film is conceivable. However, if the thickness is increased to 0.5 mm, at which the transmittance is negligible, the sensitivity of the sensor is reduced and the practicality is lost. .2 mm was optimal.

【0007】なお、図7について説明を加えると、ガス
透過性の尺度として水蒸気透湿度で測定したもので、縦
軸に透湿度g/m /24hrs、横軸にフィルム厚
さmmとして、PTFEの成型圧力をパラメータにした
もので、フィルムの厚さが厚くなるに従って透湿度が低
くなっている。また、成型圧力が、100kgf/cm
の場合は、透湿度がかなり高くなっているが、これ
は成型圧力の不足が原因でボイドができているためであ
り、従って通常の成型圧力は200kgf/cm
上が採用されており、フィルムや成形ボディはこの条件
で造られている。
[0007] Incidentally, the addition of reference to Figure 7, which was measured by water vapor moisture permeability as a measure of the gas permeability, moisture permeability g / m 2 / 24hrs on the vertical axis, as a film thickness of mm in the horizontal axis, PTFE The molding pressure is a parameter, and the moisture permeability decreases as the film thickness increases. Also, the molding pressure is 100 kgf / cm
In the case of No. 2 , the moisture permeability is considerably high, but this is because voids are formed due to insufficient molding pressure. Therefore, a normal molding pressure of 200 kgf / cm 2 or more is adopted. Films and molded bodies are made under these conditions.

【0008】このようにPTFEやPFAは、ガス透過
があるため、図4や図6のようなフィルムによってセン
サを保護する方法ではガス透過が起こり、フィルムを透
過した腐食性ガスがセンサ本体との微小隙間に溜まった
状態となり、センサ本体のスキマ腐食を助長させる結果
となって、センサの寿命を短くする問題があった。
As described above, since PTFE and PFA have gas permeation, gas permeation occurs in the method of protecting the sensor with a film as shown in FIG. 4 and FIG. There is a problem that the sensor is accumulated in the minute gaps, which promotes the clearance corrosion of the sensor body and shortens the life of the sensor.

【0009】上記問題点を解決するために、例えば図4
のような、圧力伝達部にベローズを用いると共に、この
ベローズを含む接液部をフッ素樹脂(PTFE、PFA
など)で構成し、かつベローズからの推進力を荷重換算
手段で圧力に換算する構成の圧力センサを提案したが、
樹脂性ベローズには加工誤差があるため、外圧タイプの
圧力センサで該ベローズの推進力を該荷重変換手段(ロ
ードセル)に伝達するために検出棒を設ける構成とする
場合、該検出棒が一体の構成である従来型のセンサにお
いては、検出棒とロードセルとの間にギャップが出た
り、組立時からロードセルに荷重が加わって検出精度に
バラツキがあるという問題が生じていた。
To solve the above problem, for example, FIG.
The bellows is used for the pressure transmitting part, and the liquid contact part including the bellows is made of a fluororesin (PTFE, PFA).
Etc.) and a pressure sensor that converts the propulsive force from the bellows into pressure by load conversion means.
Since there is a processing error in the resinous bellows, when a detection rod is provided to transmit the thrust of the bellows to the load converting means (load cell) by an external pressure type pressure sensor, the detection rod is integrated. In the conventional sensor having the configuration, there has been a problem that a gap is formed between the detection rod and the load cell, and a load is applied to the load cell from the time of assembly, so that the detection accuracy varies.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、図4に示し
た従来の圧力センサの問題点を解決するために、上記検
出棒が、軸方向に2分割されており、かつ該2分割され
た検出棒の一方の部分がおねじの形状、他方の部分がめ
ねじの形状を有し、該おねじと該めねじのねじ部を互い
にねじこむことにより、組立における荷重変換手段とベ
ローズの間隔に合わせて該検出棒の長さを調節出来る圧
力センサを提供することを目的とする。
According to the present invention, in order to solve the problem of the conventional pressure sensor shown in FIG. 4, the detection rod is divided into two parts in the axial direction. One part of the detection rod has the shape of a male screw and the other part has the shape of a female screw, and the screw part of the male screw and the female screw is screwed into each other, so that the distance between the load conversion means and the bellows in assembly is increased. It is an object of the present invention to provide a pressure sensor capable of adjusting the length of the detection rod according to the pressure.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、流体の圧力を
受けるベローズと、上記ベローズの推進力が伝達されて
荷重を圧力に換算する荷重換算手段とを備え、上記ベロ
ーズを含む接液部がフッ素樹脂で構成された圧力センサ
であって、該ベローズの推進力を該荷重変換手段に伝達
する検出棒を有し、該検出棒が軸方向に2分割され、か
つ該2分割された検出棒の一方の部分がおねじの形状、
他方の部分がめねじの形状を有しており、前記検出棒は
該おねじと該めねじがねじ部によって互いに結合した構
成であって、組立における荷重変換手段とベローズの間
隔に合わせて該検出棒の長さを調節出来ることを特徴と
する圧力センサである。
According to the present invention, there is provided a bellows for receiving a pressure of a fluid, and a load conversion means for transmitting a propulsive force of the bellows to convert a load into a pressure. Is a pressure sensor made of fluororesin, having a detection rod for transmitting the thrust of the bellows to the load converting means, wherein the detection rod is divided into two parts in the axial direction, and the divided detection part is One part of the rod is a male screw,
The other part has the shape of a female thread, and the detection rod has a configuration in which the male thread and the female thread are connected to each other by a thread part. A pressure sensor characterized in that the length of a rod can be adjusted.

【0012】本発明の圧力センサは、上記構成と併せ
て、上記ベローズおよび上記荷重換算手段を保持するケ
ーシングを設け、該ケーシングに通気孔を形成するのが
好ましい。
In the pressure sensor of the present invention, it is preferable that a casing holding the bellows and the load converting means is provided in addition to the above configuration, and a ventilation hole is formed in the casing.

【0013】また、本発明の圧力センサは、流体の圧力
を受けるベローズの推進力が、圧力に換算されるロード
セルの出力レンジの目盛りに適合させるべく、荷重の目
盛りに対して、圧力の目盛りが整数値で一致するよう
に、ベローズの推進力の作用面積となるベローズの有効
径をロードセルのレンジに適合させることが好ましい。
Further, in the pressure sensor of the present invention, the pressure scale is set with respect to the load scale so that the propulsive force of the bellows receiving the pressure of the fluid conforms to the scale of the output range of the load cell converted into the pressure. It is preferable that the effective diameter of the bellows, which is the working area of the propulsion force of the bellows, be adapted to the range of the load cell so that the values correspond to the integer values.

【0014】さらに、本発明の圧力センサは、上記ベロ
ーズの厚さを0.4mm以上に設定することが好まし
い。
Furthermore, in the pressure sensor of the present invention, it is preferable that the thickness of the bellows is set to 0.4 mm or more.

【0015】[0015]

【実施例】本発明を、実施例を用いて以下図面に基づい
て詳述する。図面は半導体製造に用いられる高純度薬液
の流体圧力を検知するような圧力センサを示す。図1は
本発明の一実施例である圧力センサの断面図であって、
この圧力センサ1はPTFE(四フッ化エチレン樹脂)
やPFA(パーフルオロアルコキシ樹脂)などのフッ素
樹脂で形成されたボディ2と、PTFEで形成されたベ
ローズ3と、このベローズ3の鍔部3aをボディ2側に
固定するポリプロピレン等の安価な硬質プラスチック材
料で作られたケース4と、ベローズ3の推進力が伝達さ
れて荷重を圧力に換算する荷重換算手段としてのロード
セル5と、このロードセル5を上述のケース4側に固定
する上記プラスチック材料で作られた袋ナット6とを備
えている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. The drawings show a pressure sensor for detecting the fluid pressure of a high-purity chemical used in semiconductor manufacturing. FIG. 1 is a sectional view of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention,
This pressure sensor 1 is made of PTFE (tetrafluoroethylene resin).
2 made of fluororesin such as PTFE or PFA (perfluoroalkoxy resin), bellows 3 made of PTFE, and inexpensive hard plastic such as polypropylene for fixing flange 3a of bellows 3 to body 2 side. A case 4 made of a material, a load cell 5 as a load converting means for converting the load into pressure by transmitting the propulsive force of the bellows 3, and a plastic material fixing the load cell 5 to the case 4. And a cap nut 6 provided.

【0016】上述のボディ2には薬液を送液する管路に
対して螺合固定するテーパネジ部2aを備えた取付けボ
ス部2bが一体形成されると共に、該ボディ2の軸線方
向中央部には上述の薬液をベローズ3の外周側へ導入す
る導入口7が形成されている。
The body 2 is integrally formed with a mounting boss 2b provided with a tapered screw portion 2a for screwing and fixing to a conduit for feeding a chemical solution, and a central portion in the axial direction of the body 2 is provided. An introduction port 7 for introducing the above-mentioned chemical solution to the outer peripheral side of the bellows 3 is formed.

【0017】また上述のボディ2の取付けフランジ部2
cよりも図面上の上部外周にはネジ部2dを形成し、ケ
ース4の対応部に形成されたネジ孔4aに対して、この
ネジ孔2dを螺合することで、ボディ2とケース4との
対向面間に上述のベローズ3の鍔部3aを挟持固定すべ
く構成している。
The mounting flange 2 of the body 2 described above.
c, a screw portion 2d is formed on the upper outer periphery in the drawing, and the screw hole 2d is screwed into a screw hole 4a formed in a corresponding portion of the case 4, so that the body 2 and the case 4 The flange 3a of the bellows 3 described above is sandwiched and fixed between the opposed surfaces of the bellows 3.

【0018】さらに、この実施例では流体圧力をベロー
ズ3の外周部に作用させるため、ボディ2の上部には導
入口7と連通するベローズ配設凹部2eを形成し、この
ベローズ配設凹部2e内に上述のベローズ3の主体部を
伸縮可能に配設している。加えて、ベローズ3の位置決
め性を確保するため、ボディ2の図面上の上端部(反ボ
ス部側の端部)には環状の位置決め凹部2fを形成する
一方、ベローズ3の鍔部3a下面には環状の位置決め凸
部3bを一体形成してこれらを凹凸嵌合することで、ベ
ローズ3を位置決め保持している。
Further, in this embodiment, in order to apply a fluid pressure to the outer peripheral portion of the bellows 3, a bellows-provided concave portion 2e communicating with the inlet 7 is formed in the upper portion of the body 2, and the bellows-provided concave portion 2e is formed in the bellows-provided concave portion 2e. The main part of the above-mentioned bellows 3 is arranged to be extendable and contractible. In addition, in order to ensure the positioning of the bellows 3, an annular positioning recess 2 f is formed at the upper end of the body 2 in the drawing (the end on the side opposite to the boss), while the lower surface of the flange 3 a of the bellows 3 is formed. The bellows 3 is positioned and held by integrally forming annular positioning projections 3b and fitting them in a concave and convex manner.

【0019】上述のケース4は上方が開放された円柱状
のロードセル配設凹部4bと、袋ナット6のネジ孔6a
に螺合するネジ部4cとを有し、このケース4の取付け
座4dと袋ナット6の内底部6bとの間でロードセル5
を保持すべく構成すると共に、このケース4にはベロー
ズ3の内部空間8とケース4外部とを連通する複数例え
ば2つの通気孔9,9を形成している。
The above-described case 4 has a cylindrical load cell mounting recess 4b having an open top, and a screw hole 6a of a cap nut 6.
And a screw portion 4c screwed into the load cell 5 between the mounting seat 4d of the case 4 and the inner bottom portion 6b of the cap nut 6.
The case 4 is formed with a plurality of, for example, two ventilation holes 9 communicating the internal space 8 of the bellows 3 and the outside of the case 4.

【0020】しかも、接液部としてのベローズ3および
ボディ2の全体はフッ素樹脂で構成している。なお、図
1における5bはセンサコード導出部、5cは圧力に対
応した電気信号を出力するセンサコードである。このよ
うに、図1に示す圧力センサ1はベローズ3の外周部で
流体圧力を受けると共に、このベローズ3の推進力をロ
ードセル5に伝達して荷重を圧力に換算すべく構成し、
かつ接液部としてのベローズ3およびボディ2をフッ素
樹脂で構成したものである。
Further, the entire bellows 3 as a liquid contact part and the body 2 are made of fluororesin. In addition, 5b in FIG. 1 is a sensor code derivation part, 5c is a sensor code which outputs an electric signal corresponding to pressure. As described above, the pressure sensor 1 shown in FIG. 1 is configured to receive the fluid pressure at the outer peripheral portion of the bellows 3 and transmit the propulsive force of the bellows 3 to the load cell 5 to convert the load into the pressure.
In addition, the bellows 3 and the body 2 as liquid contact parts are made of a fluororesin.

【0021】この圧力センサ1は、上述のベローズ3と
ロードセル5の間に、ベローズ3の主体部の推進力をロ
ードセル5に伝達するための検出棒10を設けている。
該検出棒10は、おねじ形状を有する部分10a、めね
じ形状を有する部分10bの、2つの縦方向に分割され
た部分からなり、10aと10bがねじ部によって互い
に結合して一つの検出棒10を構成している。該ねじ部
を相互に移動させることにより、検出棒10の長さは自
由に調整できる。なお、上述のベローズ3における円板
部3cに該検出棒10の下端部を位置決め状に配設する
凹部(図示せず)を形成して、この凹部に上述の検出棒
10を位置保持してもよい。また、本発明の圧力センサ
は、上記検出棒に緩み止めとして六角ナット等の留め具
を設けてもよい。
The pressure sensor 1 has a detection rod 10 for transmitting the propulsive force of the main part of the bellows 3 to the load cell 5 between the bellows 3 and the load cell 5.
The detection rod 10 is composed of two vertically divided parts, a part 10a having a male screw shape and a part 10b having a female screw shape, and one detection rod 10a and 10b are connected to each other by a screw part. 10. By moving the screw portions to each other, the length of the detection rod 10 can be freely adjusted. A concave portion (not shown) for positioning the lower end of the detection rod 10 in a positioning manner is formed in the disk portion 3c of the bellows 3, and the detection rod 10 is held in the concave portion. Is also good. Further, in the pressure sensor of the present invention, a fastener such as a hexagon nut may be provided on the detection rod as a stopper.

【0022】この圧力センサ1において、検出棒10の
長さは以下の様に調整を行う。図3は本発明の圧力セン
サのロードセル固定前のケース4とベローズの相関を示
す模式断面図である。図3においてケース4の図面上の
上端部(反ボス部側の端部)からベローズ3における円
板部3cの上面までの深さをH2とし、同じく図3のケ
ース4の図面上の上端部から、ケース4におけるロード
セル5が保持される円柱状のロードセル配設凹部4bの
底面までの深さをH1として、ロードセルとベローズの
間隔H3は、H3=H2−H1で表わされる。H1、H2を実
測して、H3を検出し、検出棒の長さH4をH3=H4とな
るよう、検出棒10を構成する2つの部分10aと10
bのねじ部を移動させて調整すればよい。
In the pressure sensor 1, the length of the detection rod 10 is adjusted as follows. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the correlation between the case 4 and the bellows before fixing the load cell of the pressure sensor of the present invention. Upper portion on the drawing of the case 4 in FIG. 3 from to the upper surface of the circular plate portion 3c of the bellows 3 depth (anti boss portion end of) as the H 2, also an upper end in the drawing of the case 4 of FIG. 3 from parts, the depth of the bottom surface of the cylindrical load cell disposition concave portion 4b load cell 5 in the case 4 is held as H 1, distance H 3 of the load cell and bellows, represented by H 3 = H 2 -H 1 It is. By actually measuring the H 1, H 2, to detect the H 3, so that the length H 4 of the detection rod becomes H 3 = H 4, and the two parts 10a constituting the detection rod 10 10
It may be adjusted by moving the threaded portion b.

【0023】さらに、上述のベローズ3の有効径Dはロ
ードセル5の定格荷重F(ロードセル検知スケールのこ
と)測定レンジに適合させる目的で、次の如く所定寸法
に設定している。つまり、ベローズ3に流体圧力Pが図
1の矢印方向から作用した時の推進荷重は、ロードセル
5の出力に対応する荷重が出せるようにベローズの有効
径Dを設定する。一例としてロードセル5の定格荷重F
を5kgfとし、この定格値に対する流体圧力Pを5k
gf/cm とすると、ベローズ3の有効径Dは次の
[数1]により求められる。
Further, the effective diameter D of the above-mentioned bellows 3 is set to a predetermined dimension as follows for the purpose of adapting to the rated load F (load cell detection scale) measurement range of the load cell 5. That is, the effective diameter D of the bellows is set so that the propulsion load when the fluid pressure P acts on the bellows 3 in the direction of the arrow in FIG. 1 can output a load corresponding to the output of the load cell 5. As an example, the rated load F of the load cell 5
Is 5 kgf, and the fluid pressure P for this rated value is 5 kf.
Assuming that gf / cm 2 , the effective diameter D of the bellows 3 is obtained by the following [Equation 1].

【0024】[0024]

【数1】 (Equation 1)

【0025】またベローズ3の圧力感度について説明す
ると、ベローズ3の厚さを0.5mmとし、圧力の最小
読み取り単位を0.1kgf/cm とすると、ベロ
ーズ3の1山当たりの変位は次の[数2]で求められ
る。
The pressure sensitivity of the bellows 3 will be described. If the thickness of the bellows 3 is 0.5 mm and the minimum pressure reading unit is 0.1 kgf / cm 2 , the displacement of the bellows 3 per crest is as follows. It is obtained by [Equation 2].

【0026】[0026]

【数2】 (Equation 2)

【0027】そこで、ベローズ3の山数を4とすれば、
(0.005cm=0.05mm)×4×2=0.4m
m動くことになるので、ベローズ3の荷重をロードセル
5に伝達することができる。このように上述のベローズ
3が半導体製造に用いられる高純度薬液の流体圧力を図
1の矢印方向から受けると、このベローズ3が流体圧力
に対応して伸縮するので、該ベローズ3の推進力は検出
棒10を介してロードセル5に伝達され、このロードセ
ル5で荷重が圧力に換算される。
Therefore, if the number of peaks of the bellows 3 is set to 4,
(0.005cm = 0.05mm) × 4 × 2 = 0.4m
Thus, the load of the bellows 3 can be transmitted to the load cell 5. As described above, when the bellows 3 receives the fluid pressure of the high-purity chemical solution used for semiconductor manufacturing from the direction of the arrow in FIG. 1, the bellows 3 expands and contracts in accordance with the fluid pressure. The load is transmitted to the load cell 5 via the detection rod 10, and the load is converted into pressure by the load cell 5.

【0028】しかも、上述のベローズ3を含む接液部
(ベローズ3、ボディ2参照)はフッ素樹脂で構成さ
れ、かつベローズ3の厚さを充分厚く設定することがで
きるので、このベローズ3により薬液ガスの透過を防止
して、ロードセル5の腐食を確実に防止することができ
る効果がある。また、上述のベローズ3の伸縮性により
微少な流体圧力変化を良好に検知することができる効果
がある。
In addition, the liquid contact part (see bellows 3 and body 2) including the above-mentioned bellows 3 is made of fluororesin and the thickness of the bellows 3 can be set sufficiently large. There is an effect that gas permeation can be prevented and corrosion of the load cell 5 can be reliably prevented. Further, there is an effect that a minute change in fluid pressure can be detected satisfactorily by the elasticity of the bellows 3 described above.

【0029】さらに、上述のベローズ3およびロードセ
ル5を保持するケース4に対して通気孔9,9を形成し
たので、この通気孔9,9によりベローズ3の容積変化
にともなう圧力のバランスを図ることができ、この結
果、圧力検知制度の向上を達成することができる効果が
ある。加えて、上述のベローズ3の厚さを0.5mm以
上に設定したので、薬液のガス透過を最小限に抑止する
ことができる効果がある。
Further, since the ventilation holes 9, 9 are formed in the case 4 for holding the bellows 3 and the load cell 5, the pressure due to the volume change of the bellows 3 is balanced by the ventilation holes 9, 9. As a result, there is an effect that the pressure detection system can be improved. In addition, since the thickness of the bellows 3 is set to 0.5 mm or more, there is an effect that gas permeation of the chemical solution can be suppressed to a minimum.

【0030】また上述のベローズ3の厚さ設定と上述の
通気孔9の形成とにより、金属腐食を誘発しない程度の
極めて微量のガスがベローズ3を構成するPTFEの分
子間透過したとしても、この微少漏洩ガスを通気孔9か
らケース4外方へ放出することができるので、ロードセ
ル5配設部位にガスが充満することはなく、より一層良
好な長寿命化を達成することができる効果がある。
Even if a very small amount of gas, which does not induce metal corrosion, permeates through the PTFE molecules constituting the bellows 3 due to the setting of the thickness of the bellows 3 and the formation of the ventilation holes 9, Since the minute leakage gas can be discharged from the vent hole 9 to the outside of the case 4, the gas does not fill the portion where the load cell 5 is disposed, and there is an effect that the service life can be further improved. .

【0031】さらに、図1の圧力センサ1にあっては、
流体圧力がベローズ3の外周部に作用するので、この圧
力によりベローズ径が変化することはなく、ベローズ3
で検出棒10を介してロードセル5を押圧する圧力変動
(ベローズ径変化による圧力変動)がないため、微妙な
流体変化に良好に対応することができる。
Further, in the pressure sensor 1 shown in FIG.
Since the fluid pressure acts on the outer periphery of the bellows 3, the bellows diameter does not change due to this pressure.
Since there is no pressure fluctuation (pressure fluctuation due to a change in bellows diameter) that presses the load cell 5 via the detection rod 10, it is possible to satisfactorily cope with a subtle fluid change.

【0032】試験例として実施例の圧力センサ1を用い
て、ロードセルとベローズの間隔と検出棒の長さとの違
いによる基準圧力に対する表示圧力の測定を行った。表
示圧力の測定結果を表1に示す。 試験例1:ロードセルとベローズの間隔と検出棒の長さ
との間にギャップがある場合(ギャップがプラスの値) 試験例2:ロードセルとベローズの間隔と検出棒の長さ
が等しい場合(ギャップがゼロの値) 試験例3、4:ロードセルとベローズの間隔に対し、検
出棒が長すぎて当初から初荷重がある場合(ギャップが
マイナスの値) また、比較例として図4に示される検出棒が一体の構成
である従来型のセンサを用いて基準圧力に対する表示圧
力の測定を行い(比較例1、2)、表示圧力の測定結果
を併せて表1に示す。
As a test example, the pressure sensor 1 of the embodiment was used to measure the display pressure with respect to the reference pressure based on the difference between the distance between the load cell and the bellows and the length of the detection rod. Table 1 shows the measurement results of the indicated pressure. Test Example 1: When there is a gap between the distance between the load cell and the bellows and the length of the detection rod (gap is a positive value) Test Example 2: When the distance between the load cell and the bellows is equal to the length of the detection rod (when the gap is Test Examples 3 and 4: When the detection rod is too long with respect to the distance between the load cell and the bellows, and there is an initial load from the beginning (gap is a negative value). Further, as a comparative example, the detection rod shown in FIG. Are measured with respect to a reference pressure by using a conventional sensor having an integrated configuration (Comparative Examples 1 and 2). Table 1 also shows the measurement results of the displayed pressure.

【0033】[0033]

【表1】ロードセルとベローズの間隔と検出棒の長さと
の違いによる基準圧力に対する表示圧力の違い
[Table 1] Difference in displayed pressure with respect to reference pressure due to difference in distance between load cell and bellows and length of detection rod

【0034】試験例1〜4の結果から判るように、ギャ
ップがある場合は圧力が低く表示され、検出棒が長すぎ
る時は基準圧力がゼロの時でも高い圧力を表示する。ま
た[基準圧力−表示圧力]の絶対値の和から、実施例1
の圧力センサにおいて、ギャップを0.0mmに調整し
た場合が最も誤差が少なくなっていることがわかる。さ
らに、検出棒が一体の構成である従来型のセンサの場
合、ギャップが0.0mmに設定されていても基準圧力
に対し表示圧力が低く、[基準圧力−表示圧力]の絶対
値の和、即ち誤差も実施例1のセンサに比較して大き
い。従って、検知精度を高めるためには、センサ毎に検
出棒の長さを調整してギャップをゼロにする必要がある
ことがわかる。
As can be seen from the results of Test Examples 1 to 4, when there is a gap, the pressure is displayed low, and when the detection rod is too long, a high pressure is displayed even when the reference pressure is zero. Also, from the sum of the absolute values of [reference pressure−display pressure], the first embodiment
It can be seen that the error is smallest when the gap is adjusted to 0.0 mm. Further, in the case of a conventional sensor in which the detection rod is integrated, even if the gap is set to 0.0 mm, the display pressure is lower than the reference pressure, and the sum of the absolute value of [reference pressure-display pressure] is obtained. That is, the error is larger than that of the sensor of the first embodiment. Therefore, it can be seen that in order to increase the detection accuracy, it is necessary to adjust the length of the detection rod for each sensor to make the gap zero.

【0035】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の荷重換算手段は、実施例のロード
セル5に対応し、以下同様に、接液部は、ボディ2およ
びベローズ3に対応し、ケーシングは、ケース4に対応
するも、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定さ
れるものではない。
In correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment, the load converting means of the present invention corresponds to the load cell 5 of the embodiment, and similarly, the liquid contact portion is connected to the body 2 and the bellows 3. Correspondingly, the casing corresponds to the case 4, but the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment.

【発明の作用及び効果】本発明の圧力センサは、上述の
ベローズが流体の圧力を受けると、このベローズが流体
圧力に対応して、伸縮するので、該ベローズの推進力は
荷重換算手段に伝達され、この荷重換算手段で荷重が圧
力に換算される。本発明の圧力センサは、ベローズの主
体部の推進力を荷重換算手段(ロードセル)に伝達する
ための検出棒を有しているが、該検出棒が軸方向に2分
割され、かつ該2分割された検出棒の一方の部分がおね
じの形状、他方の部分がめねじの形状を有しており、該
おねじと該めねじをねじ部によって互いにねじこみ、結
合した構成とすることによって、組立において、荷重変
換手段とベローズの間隔を測定し、その間隔に合わせて
該検出棒の長さを調節することが出来る。 即ち、ベロ
ーズをボディとケーシングに組立た後の検出棒装着部深
さには必ずバラツキがあるが、そのバラツキの為にギャ
ップが出ないように、2分割された検出棒をねじ込みな
がら、その深さに適合する長さに検出棒を調整してロー
ドセルを組み付けることができ、検出精度を高くするこ
とができる。
According to the pressure sensor of the present invention, when the bellows receives the pressure of the fluid, the bellows expands and contracts in accordance with the fluid pressure, so that the thrust of the bellows is transmitted to the load converting means. The load is converted into pressure by the load conversion means. The pressure sensor of the present invention has a detection rod for transmitting the propulsive force of the main part of the bellows to the load conversion means (load cell). The detection rod is divided into two parts in the axial direction, and One part of the detected detection rod has the shape of a male screw and the other part has the shape of a female screw, and the male screw and the female screw are screwed to each other by a screw part and combined to form an assembly. In the above, the distance between the load conversion means and the bellows is measured, and the length of the detection rod can be adjusted according to the distance. That is, the depth of the detection rod mounting portion after the bellows is assembled to the body and the casing always varies, but the detection rod divided into two parts is screwed in so that the gap does not appear due to the variation. The load cell can be assembled by adjusting the detection rod to a length suitable for the length, and the detection accuracy can be increased.

【0036】また、上述のベローズを含む接液部はフッ
素樹脂(PTFE、PFAなど)で構成され、かつベロ
ーズの厚さを充分厚く設定することができるので、この
ベローズにより薬液ガスの透過を防止して、ロードセル
等からなる荷重換算手段の腐食を確実に防止することが
できる効果がある。
Further, since the liquid contact part including the above-mentioned bellows is made of a fluororesin (PTFE, PFA, etc.) and the thickness of the bellows can be set sufficiently thick, the bellows prevents the permeation of the chemical gas. Thus, there is an effect that the corrosion of the load conversion means including the load cell and the like can be reliably prevented.

【0037】さらに、上述のベローズの伸縮性により微
小な流体圧力の変化を良好に検知することができる効果
がある。
Further, there is an effect that a minute change in fluid pressure can be detected well due to the elasticity of the bellows.

【0038】本発明は、併せて、上述のベローズおよび
荷重換算手段を保持するケーシングに対して通気孔を形
成することにより、ベローズ厚さ間を通過する僅かな透
過ガス体もセンサ部位に溜まることもないので、センサ
部位の腐食の心配は全くなくなり、センサの長期寿命が
図れる。
According to the present invention, in addition, by forming a ventilation hole in the casing holding the bellows and the load converting means, even a small amount of permeated gas passing between the bellows thicknesses is collected at the sensor site. Since there is no sensor, there is no need to worry about corrosion of the sensor part, and the long life of the sensor can be achieved.

【0039】本発明は、ロードセルの検知目盛りに適合
するように、ベローズの有効径をロードセルのレンジに
合わせることにより、流体の圧力をベローズの推進力に
変えて荷重を測定し、その荷重を圧力に換算して読み変
えるため、流体圧力からの推進力測定による圧力換算が
容易になり、特別な計算を行なう必要もなくロードセル
の検知目盛りをそのまま適用できる。
According to the present invention, the load is measured by changing the pressure of the fluid to the thrust of the bellows by adjusting the effective diameter of the bellows to the range of the load cell so as to conform to the detection scale of the load cell. Since the pressure is converted and read, the pressure conversion based on the measurement of the propulsive force from the fluid pressure becomes easy, and the detection scale of the load cell can be applied without any special calculation.

【0040】本発明は、上述のベローズの厚さを0.4
mm以上に設定することにより、薬液のガス透過を最小
限に抑止することができる効果がある。
According to the present invention, the thickness of the above bellows is set at 0.4.
By setting it to be at least mm, there is an effect that gas permeation of the chemical solution can be suppressed to a minimum.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の圧力センサを示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a pressure sensor of the present invention.

【図2】本発明の別の圧力センサを示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing another pressure sensor of the present invention.

【図3】図1の圧力センサのケース4とベローズの相関
を示す模式断面図および検出棒の形状の一例を示す正面
図である。
3 is a schematic cross-sectional view showing a correlation between a case 4 and a bellows of the pressure sensor of FIG. 1 and a front view showing an example of a shape of a detection rod.

【図4】従来の圧力センサの一例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional pressure sensor.

【図5】従来の圧力センサの一例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional pressure sensor.

【図6】従来の圧力センサの一例を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing an example of a conventional pressure sensor.

【図7】PTFEの透湿度データを示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing moisture permeability data of PTFE.

【符号の説明】 1圧力センサ 2ボディ(接液部) 3ベローズ(接液部) 4ケース 5ロードセル(荷重変換手段) 6袋ナット 7導入口 8ベローズ内部空間 9通気孔 10検出棒[Description of Signs] 1 Pressure sensor 2 Body (Wetted part) 3 Bellows (Wetted part) 4 Case 5 Load cell (Load conversion means) 6 Bag nut 7 Inlet 8 Bellows internal space 9 Vent hole 10 Detection rod

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 流体の圧力を受けるベローズと、上記ベ
ローズの推進力が伝達されて荷重を圧力に換算する荷重
換算手段とを備え、上記ベローズを含む接液部がフッ素
樹脂で構成された圧力センサであって、該ベローズの推
進力を該荷重変換手段に伝達する検出棒を有し、該検出
棒が軸方向に2分割され、かつ該2分割された検出棒の
一方の部分がおねじの形状、他方の部分がめねじの形状
を有しており、前記検出棒は該おねじと該めねじがねじ
部によって互いに結合した構成であって、組立における
荷重変換手段とベローズの間隔に合わせて該検出棒の長
さを調節出来ることを特徴とする圧力センサ。
1. A bellows receiving a pressure of a fluid, and a load converting means for transmitting a propulsive force of the bellows to convert a load into a pressure, wherein a liquid contact part including the bellows is made of a fluororesin. A sensor for transmitting the thrust of the bellows to the load converting means, wherein the detection rod is divided into two parts in the axial direction, and one part of the two divided detection rods is a male screw. And the other part has the shape of a female screw. The detection rod has a configuration in which the male screw and the female screw are connected to each other by a screw portion, and is adapted to the distance between the load conversion means and the bellows in assembly. Wherein the length of the detection rod can be adjusted.
【請求項2】 上記ベローズおよび上記荷重換算手段を
保持するケーシングを設け、該ケーシングに通気孔を形
成した請求項1記載の圧力センサ。
2. The pressure sensor according to claim 1, wherein a casing is provided for holding said bellows and said load converting means, and a ventilation hole is formed in said casing.
【請求項3】 流体の圧力を受けるベローズの推進力
が、圧力に換算されるロードセルの出力レンジの目盛り
に適合させるべく、荷重の目盛りに対して、圧力の目盛
りが整数値で一致するように、ベローズの推進力の作用
面積となるベローズの有効径をロードセルのレンジに適
合させる請求項1もしくは2記載の圧力センサ。
3. The pressure scale of the bellows, which receives the pressure of the fluid, matches the scale of the load with an integer value so that the scale of the pressure matches the scale of the output range of the load cell converted into the pressure. 3. The pressure sensor according to claim 1, wherein the effective diameter of the bellows, which is the area of action of the thrust of the bellows, is adapted to the range of the load cell.
【請求項4】 上記ベローズの厚さを0.4mm以上に
設定した請求項1乃至3記載の圧力センサ。
4. The pressure sensor according to claim 1, wherein the thickness of the bellows is set to 0.4 mm or more.
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