JPH0533044U - 圧力センサ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強酸性流体の圧力を長期間測定しても腐食し
難く、かつ耐久性を確保できるようにする。 【構成】 導圧部1には中空部5を貫通形成する。耐食
性合成樹脂からなる保護ダイヤフラム7を導圧部1にそ
の中空部5を一方から塞ぐように被せる。保護ダイヤフ
ラム7にはその変位に応じた電気信号を出力する起歪体
11を重ねる。これら起歪体11、保護ダイヤフラム7
および導圧部1に筒型の押えねじ15を被せるととも
に、押えねじ15を導圧部1のねじ溝3bにねじ込み、
押えねじ15の端面部15aで起歪体11および保護ダ
イヤフラム7を導圧部1方向に強く圧接する。
難く、かつ耐久性を確保できるようにする。 【構成】 導圧部1には中空部5を貫通形成する。耐食
性合成樹脂からなる保護ダイヤフラム7を導圧部1にそ
の中空部5を一方から塞ぐように被せる。保護ダイヤフ
ラム7にはその変位に応じた電気信号を出力する起歪体
11を重ねる。これら起歪体11、保護ダイヤフラム7
および導圧部1に筒型の押えねじ15を被せるととも
に、押えねじ15を導圧部1のねじ溝3bにねじ込み、
押えねじ15の端面部15aで起歪体11および保護ダ
イヤフラム7を導圧部1方向に強く圧接する。
Description
【0001】
本考案は圧力センサに係り、特に強い酸性を有する流体の圧力測定に好適する 圧力センサの改良に関する。
【0002】
半導体製造装置には、例えばふっ酸を含む硝酸等の強酸(薬品)を主体とした エッチング液をポンプで循環させながら半導体基板をエッチングする、いわゆる 湿式エッチング方法を採用したものがある。 このような半導体製造装置では、エッチング液の循環流圧を測定しながら動作 させる必要があり、エッチング液の流圧を圧力センサによって測定することが行 なわれている。 従来、この種の圧力センサとしては、円柱状の導圧部にこれを貫通する中空部 を設け、静電容量型感圧素子としての起歪体をその中空部を塞ぐように導圧部に 重ね、その起歪体を導圧部に押圧するようにして筒型ケース内にそれら起歪体お よび導圧部を収納した構成が知られている。
【0003】 そして、この圧力センサでは、中空部の一端から流入させたエッチング液を起 歪体に接液させ、エッチング液の圧力に応じて起歪体を変位させることによって その変位に応じた電気信号を出力させている。 このような圧力センサを形成する起歪体は、強酸性のエッチング液が接液する 受圧面を耐食性の良好なアルミナ等のセラミック材料やステンレス等の耐食性金 属材料で形成し、エッチング液による受圧面の腐食を防止して経時的に正確な圧 力測定ができるようにしている。
【0004】
しかしながら、上述したように圧力センサにおいて起歪体の受圧面をセラミッ ク材料や耐食性金属材料で形成しても、受圧面に強酸性のエッチング液が直接接 液するので、経時的に僅かずつ起歪体の受圧面の腐食が進行することが避けられ ず、長期間の測定によって圧力測定が不正確となったり耐久性を低下させるおそ れがある。 本考案はこのような従来の欠点を解決するためになされたもので、強酸性流体 の圧力を長期間測定しても経時的に正確な測定および耐久性を確保できる圧力セ ンサを提供することを目的とする。 また、本考案は導圧部と起歪体間の良好な密封状態を確保し、測定圧力範囲が 広く被測定流体が漏れ難い圧力センサを提供することを目的とする。
【0005】
このような課題を解決するために本考案は、外部に連通する中空部を導圧部に 設け、その中空部内の流体圧力に基づく変位に応じた電気信号を出力する起歪体 でその中空部を塞ぐように固定し、その起歪体における中空部側に耐食性合成樹 脂からなりその流体の圧力を起歪体側へ伝達する保護ダイヤフラムを介在させた ものである。 また、本考案では、その起歪体を保護ダイヤフラムを介してその導圧部に圧接 させる一方、その保護ダイヤフラムにおける導圧部との当接面に環状の凹部又は 凸部を形成し、その導圧部における保護ダイヤフラムとの当接面にその凹部又は 凸部に嵌まる凸部又は凹部を形成し、その凸部の高さを凹部の深さより高くする とともにそれら凹凸部を圧接させて導圧部と保護ダイヤフラム間をシールすると よい。 さらに、本考案では、それら導圧部および保護ダイヤフラムを合成樹脂で成形 し、それら導圧部および保護ダイヤフラムの当接面を互いに直接又は融着シート を介して融着させてシールするとよい。
【0006】
このような手段を備えた本考案では、保護ダイヤフラムが中空部内の流体に接 液して起歪体が直接接液せず、その中空部内の流体圧力によって保護ダイヤフラ ムの変位を介して起歪体が変位し、その変位に応じた電気信号が出力される。 また、その保護ダイヤフラムに例えば凹部を形成し、導圧部にその凹部に嵌ま る凸部を形成してそれら凹凸部を圧接させる構成では、導圧部に設けた凸部の頂 部が保護ダイヤフラムの凹部内に集中して圧接する。 さらに、それら導圧部および保護ダイヤフラムの当接面を互いに直接又は中間 的に融着させる構成では、それら導圧部および保護ダイヤフラム間の密着性が高 まる。
【0007】
以下本考案の実施例を図面を参照して説明する。 図1は本考案に係る圧力センサの一実施例を示す縦断面図である。 図1において、導圧部1は例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)合 成樹脂から円柱状に成形されるとともに外周に3箇所段部を有してなり、一方の 先端(図中下端)に続く最も細い部分から順次太くなるとともに、最も太い部分 から他方の先端(図中上端)にかけて再び細くなって後述する保護ダイヤフラム 7の嵌まる嵌合突部1aとなっており、最も細い部分と最も太い部分外周にはね じ溝3a、3bが形成されている。 導圧部1には下端から途中で若干内径の広がった中空部5が上端まで貫通して 形成され、嵌合突部1aの上端近傍でろうと状に拡開している。
【0008】 導圧部1には、その上端側からリング状の台座7aを一体的に有する偏平な円 盤状の保護ダイヤフラム7が中空部5を塞ぐように嵌合突部1aにはめられてい る。なお、保護ダイヤフラム7は例えば上述したPTFE合成樹脂から成形され ている。 保護ダイヤフラム7の台座7aの先端面にはV溝7bが台座7aに沿って環状 に形成される一方、図2に示すように、導圧部1の嵌合突部1aからねじ溝3b の形成された外周部分に至る端面1bにはふっ素樹脂、特にふっ素ゴムからなる リング状シート9が嵌合突部1aにはめるようにして載置され、保護ダイヤフラ ム7の台座7aの先端面がリング状シート9を介して導圧部1の端面1bに当接 している。
【0009】 保護ダイヤフラム7には、例えば静電容量型感圧素子(圧力エレメント)とし ての起歪体11がふっ素グリース(図示せず)を介して重ねられている。 このふっ素グリースは保護ダイヤフラム7と起歪体11との間の密着を確保し て、保護ダイヤフラム7から起歪体11への変位伝達損失を低く抑えるものであ る。なお、ふっ素グリースは保護ダイヤフラム7のV溝7b内に充填される場合 もある。 起歪体11は、保護ダイヤフラム7と同様な偏平な円盤状となって内部に対向 電極間を有し、これら対向する電極間の容量が保護ダイヤフラム7からの押圧変 位によって変化する点を利用する静電容量型の構成となっており、直流電圧の印 加によってその変位に応じた電気信号に変換してリード線13から出力する公知 のものである。
【0010】 これら起歪体11、保護ダイヤフラム7および導圧部1には一端開放の筒型押 えねじ15が被せられている。符号15aは押えねじ15の端面部、符号15b はリード線13の導出孔である。 この押えねじ15の先端内側にはねじ溝(図示せず)が形成され、このねじ溝 が導圧部1のねじ溝3bにねじ込まれており、押えねじ15の端面部15aによ って起歪体11が導圧部1方向に抑えつけられ、起歪体11、保護ダイヤフラム 7、保護ダイヤフラム7の台座7a、リング状シートおよび導圧部1の端面1b が強く圧接されている。
【0011】 そのため、リング状シート9の一部が保護ダイヤフラム7のV溝7b内に食込 み、導圧部1の上端側では保護ダイヤフラム7との間で密封構造になって中空部 5内に満たされた例えばエッチング液が漏れないようになっている。 これら導圧部1および押えねじ15の外周には図示しないキャップ等が被せら れて製品化される。 このように構成された本考案の圧力センサは、導圧部1の先端を例えば半導体 製造装置(図示せず)におけるエッチング液の循環系に連結すれば、中空部5内 がエッチング液で満たされるとともに保護ダイヤフラム7に接液する。
【0012】 そして、エッチング液の圧力変位に応じた保護ダイヤフラム7の変位を介して 起歪体11が変位し、その押圧変位に応じたレベルの電気信号がリード線13か ら出力される。 しかも、エッチング液が耐食性の保護ダイヤフラム7へ接液して起歪体11に 直接接液しないから、エッチング液が強酸液であっても起歪体11の経時的腐食 が抑えられ、長期間測定使用しても正確な測定および耐久性を確保できる。 ところで、上述した図1の構成による圧力センサにおいて、導圧部1と保護ダ イヤフラム7間の耐圧シール性は9Kgf/cm2 程度であるが、この導圧部1 と保護ダイヤフラム7間の耐圧シール性を向上させれば、より高いレンジの圧力 測定が可能となる。
【0013】 さらに、例えばシリコン基板を溶解したエッチング液中には微細な固形物が不 純物として混入している場合があり、固形物の混入したエッチング液の圧力を測 定すると、図2に示すように、序々にその固形物17が導圧部1とリング状シー ト9の間に溜まり易く、導圧部1とリング状シート9の密封シール性が低下する 心配がないではない。 本考案の圧力センサでは次のような構成によってそうした心配に対応すること が可能である。
【0014】 図3は本考案に係る圧力センサの他の実施例を示す縦断面図である。 図3において、導圧部1の端面1aには、上述した保護ダイヤフラム7の台座 7aの先端面に形成したV溝7bに嵌まるとともに、そのV溝7bの深さよりも 高い逆V字形の逆V突起19を環状に突設し、押えねじ15を導圧部1方向に締 め付けることによって逆V突起19の先端でV溝7bの内底部を押圧し、逆V突 起19とV溝7bのかみ合わせによって密封構造を形成し、リング状シート9を 省略したものである。 図4は、図3中の導圧部1の端面1aの逆V突起19と保護ダイヤフラム7の V溝7bを示すものであり、図4中符号TはV溝7bの深さを、符号tは逆V突 起19の高さを示している。
【0015】 このような構成では、導圧部1の逆V突起19が保護ダイヤフラム7のV溝7 b内に嵌まるとともに、V溝7bの深さより高い逆V突起19の頂部がV溝7b 内の底部に狭い面積で集中的に強い力で圧接し、同じ圧接力でも強くかつ確実に 密着シールできる。 上述した図1の構成では導圧部1とリング状シート9間又はリング状シート9 と保護ダイヤフラム7間が一様な面接触状態で圧接するから、例えば一部に圧接 の強弱が生じると、高圧力のエッチング液の測定時には密着シール性が低下する 心配が残る。 この点、図3の構成では、耐圧シール性およびエッチング液中の固形物17に 対する固形物シール性が向上し、圧力測定レンジが拡大する。
【0016】 本考案者の実験によれば、図1と同じ構成の図3の圧力センサでは導圧部1と 保護ダイヤフラム7間の耐圧シール性が20Kgf/cm2 程度に向上した。 図3の圧力センサにおいては、密封シール構成を形成する逆V突起19を導圧 部1に形成するとともにV溝7bを保護ダイヤフラム7に形成してもよく、更に 、導圧部1の逆V突起19や保護ダイヤフラム7のV溝7bは正確なV字形であ る必要はない。 要は、互いに嵌まり合う凹部又は凸部を導圧部1に形成するとともに凸部又は 凹部を保護ダイヤフラム7に形成し、凸部を凹部の深さより高くすれば本考案の 目的達成が可能である。
【0017】 図5は本考案の更に他の実施例を示す縦断面図である。 この圧力センサは、導圧部1の端面1aと保護ダイヤフラム7の台座7aの端 面との間に、例えば125μm程度のPFA(テトラフルオロエチレン−パーフ ルオロアルキルビニルエーテル共重合体)合成樹脂やFEP(テトラフルオロエ チレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)合成樹脂からなるリング状の融着 シート21を介在させるとともに、導圧部1の端面1aと融着シート21間、並 びに保護ダイヤフラム7の台座7aと融着シート21を熱融着させ一体化構成し たものである。 すなわち、導圧部1と保護ダイヤフラム7間に融着シート21を介在させると ともに全体を約300℃〜350℃に加熱して導圧部1と融着シート21並びに 保護ダイヤフラム7と融着シート21を融着させて全体を一体化したものである 。
【0018】 このように導圧部1と保護ダイヤフラム7間を融着シート21を介して融着さ せて一体化すると、上述した図1の構成に比べて耐圧シール性が向上するうえ、 導圧部1と融着シート21間並びに保護ダイヤフラム7aと融着シート21間に 微細な隙間が形成され難いから、エッチング液中の微細な固形物17が圧接部分 に溜まり難くなり、固形物シール性も向上する。 図5に示す構成は、PTFE等のように約300℃〜350℃程度の比較的低 い温度では軟化するものの溶解までには至らないような材料でこれら導圧部1お よび保護ダイヤフラム7を形成した構成に好適するもので、融着シート21とし てPFA合成樹脂やFEP合成樹脂を用いることにより、約300℃〜350℃ の加熱で融着シート21が溶解して導圧部1や保護ダイヤフラム7に各々良好に 融着する。
【0019】 そのため、測定するエッチング液の温度や測定雰囲気中の温度条件下で導圧部 1および保護ダイヤフラム7の堅牢性が確保され、比較的低い温度で互いに融着 するような材料を導圧部1や保護ダイヤフラム7に使用できれば、融着シート2 1を介さずに導圧部1と保護ダイヤフラム7を直接融着させて一体化する構成も 可能である。 なお、上述した各圧力センサは保護ダイヤフラム7に起歪体11を重ねる構成 となっていたが、本考案では保護ダイヤフラム7から伝達ロッド(図示せず)を 介して保護ダイヤフラム7からの圧力を起歪体11へ伝達する構成においても実 施可能である。 また、保護ダイヤフラム7は上述したPTFE合成樹脂に限らず、種々の耐食 性合成樹脂で形成可能である。 さらに、本考案は強酸性のエッチング液に限らず、強酸性の液体や気体等の流 体の流圧測定に好適する。
【0020】
以上説明したように本考案は、導圧部に外部へ連通する中空部を設け、流体の 圧力を伝達する耐食性の合成樹脂製保護ダイヤフラムを介在させた状態で中空部 を塞ぐように起歪体を固定したから、測定する流体が保護ダイヤフラムに接液し て起歪体に直接接液せず、強酸性の流体圧力を長期間測定しても起歪体が腐食し 難くなり、経時的に正確な測定および耐久性を確保できる。 また、その保護ダイヤフラムに凹部又は凸部を形成し、その導圧部にはそれに 嵌まる凸部又は凹部を形成して互いに圧接させる構成では、凸部の頂部が凹部内 の狭い面積で集中して圧接し、耐圧シール性が良好となって測定圧力レンジが拡 大するうえ、測定する流体中に微細な固形物が混入していても保護ダイヤフラム と導圧部間にそれが溜まり難くなって固形物シール性も良好となる。 さらに、それら導圧部および保護ダイヤフラムの当接面を互いに直接又は中間 的に融着させる構成でも、それら導圧部および保護ダイヤフラム間の密着性が高 まり、測定圧力レンジが拡大されるとともに固形物シール性も良好となる。
【図1】本考案の圧力センサの一実施例を示す縦断面図
である。
である。
【図2】図1の圧力センサの要部拡大断面図である。
【図3】本考案の圧力センサの他の実施例を示す縦断面
図である。
図である。
【図4】図3の圧力センサの要部を分解した拡大断面図
である。
である。
【図5】本考案の圧力センサの更に別の実施例を示す縦
断面図である。
断面図である。
1 導圧部 1a 嵌合突部 1b 端面 3a、3b ねじ溝 5 中空部 7 保護ダイヤフラム 7a 台座 7b V溝(凹部) 9 リング状シート 11 起歪体 13 リード線 15 押えねじ 15a 端面部 15b 導出孔 17 固形物 19 逆V突起(凸部) 21 融着シート
Claims (3)
- 【請求項1】 外部に連通する中空部を有する導圧部
と、前記中空部を塞ぐように固定され前記中空部内の流
体圧力に基づく変位に応じた電気信号を出力する起歪体
とを有する圧力センサにおいて、 前記起歪体の前記中空部側に、前記流体の圧力を前記起
歪体側へ伝達する耐食性合成樹脂製の保護ダイヤフラム
が介在されてなることを特徴とする圧力センサ。 - 【請求項2】 前記起歪体が前記保護ダイヤフラムを介
して前記導圧部に圧接され、前記保護ダイヤフラムにお
ける前記導圧部との当接面に環状の凹部又は凸部が形成
され、前記導圧部における前記保護ダイヤフラムとの当
接面に前記凹部又は凸部に嵌まる凸部又は凹部が形成さ
れ、前記凸部の高さを前記凹部の深さより高くするとと
もに前記凹凸部が圧接されてなる請求項1記載の圧力セ
ンサ。 - 【請求項3】 前記導圧部および保護ダイヤフラムが合
成樹脂から成形され、前記導圧部および保護ダイヤフラ
ムの当接面が互いに直接又は融着シートを介して融着さ
れてなる請求項1記載の圧力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1991089520U JP2547038Y2 (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1991089520U JP2547038Y2 (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | 圧力センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0533044U true JPH0533044U (ja) | 1993-04-30 |
JP2547038Y2 JP2547038Y2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=13973080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1991089520U Expired - Fee Related JP2547038Y2 (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | 圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2547038Y2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE38557E1 (en) | 1995-10-03 | 2004-07-20 | Nt International, Inc. | Non-contaminating pressure transducer module |
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KR20170044173A (ko) * | 2014-08-25 | 2017-04-24 | 메저먼트 스페셜티스, 인크. | 압력 센서의 프리즈 프루프 보호 |
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-
1991
- 1991-10-07 JP JP1991089520U patent/JP2547038Y2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JP2547038Y2 (ja) | 1997-09-03 |
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