KR20180046336A - 압력 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

유체의 압력을 검출하는 압력 검출면을 가지는 압력 센서(11)와 압력 검출면에 유체를 유도하는 유로(21a)가 내부에 형성된 유로 유닛(20)을 구비하고, 유로 유닛(20)은 유로(21a)가 내부에 형성된 유로 본체(21)와 압력 센서(11)에 접촉한 상태로 배치되는 어스링(22)을 가지고, 어스링(22)은 플루오르 수지 재료와 상기 플루오르 수지 재료에 분산된 도전성 재료를 포함하는 도전성 플루오르 수지 재료에 의해 형성되는 동시에 접지 전위로 유지되고 있는 압력 검출 장치(100)를 제공한다.

Description

압력 검출 장치{PRESSURE DETECTION APPARATUS}
본 발명은 유로를 유통하는 유체의 압력을 검출하는 압력 검출 장치에 관한 것이다.
종래 약액 등의 액체가 유도되는 유로가 형성된 하우징과 유로에 유도된 액체와 접하는 감압부에 전달되는 액체의 압력을 검출하는 센서 소자를 구비한 압력 센서가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 개시된 압력 센서는 하우징과 감압부가 내약품성에 우수한 플루오르 수지를 주성분으로 하는 소재로 구성되기 때문에 액체와의 마찰에 의해 하우징과 감압부에 정전기가 축적되기 쉽다. 그러므로 특허문헌 1에 개시된 압력 센서는 센서 소자의 감압부와 접하는 면에 알루미늄 박을 부착함으로써, 감압부에 축적된 정전기를 시일드선으로 놓아주는 구조로 되어 있다.
그러나 본 발명자들은 특허문헌 1에 개시된 압력 센서와 같이 감압부를 알루미늄 박과 접촉시키는 구조를 채용하더라도 하우징에 축적된 정전기가 알루미늄 박 및 센서 소자를 향해서 방전하는 현상이 발생할 수 있다고 하는 것을 알았다. 하우징에 축적된 정전기가 알루미늄 박 및 센서 소자를 향해서 방전하면 센서 소자가 파손되는 문제나 감압부의 일부가 파손되어 액체가 센서 소자와 접촉하는 문제가 발생한다.
1. 일본특허 제4846140호 공보
본 발명은 이와 같은 사정에 감안해서 이루어진 것으로, 유체의 압력을 검출하는 압력 검출부와 내부에 유로가 형성된 유로 본체에 정전기가 축적되는 문제를 억제하는 것이 가능한 압력 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 하기의 수단을 채용하였다.
본 발명의 일 형태에 의한 압력 검출 장치는 유체의 압력을 검출하는 압력 검출면을 가지는 압력 검출부와 상기 압력 검출면에 유체를 유도하는 유로가 내부에 형성된 유로부를 구비하고, 상기 유로부는 상기 유로가 내부에 형성된 유로 본체와 상기 압력 검출부에 접촉한 상태로 배치되는 접촉부를 가지고, 상기 접촉부는 플루오르 수지 재료와 상기 플루오르 수지 재료에 분산된 도전성 재료를 포함하는 도전성 플루오르 수지 재료에 의해 형성되는 동시에 접지 전위로 유지되고 있다.
본 발명의 일 형태에 의한 압력 검출 장치에 의하면 접촉부가 도전성 플루오르 수지 재료에 의해 형성되는 동시에 접지 전위로 유지되고 있기 때문에, 유체와의 마찰에 의해 접촉부에 발생한 정전기가 제거된다. 또 접지 전위로 유지되는 접촉부가 압력 검출부에 접촉된 상태로 배치되기 때문에 유체와의 마찰에 의해 압력 검출부에 발생한 정전기도 제거된다.
이와 같이 본 발명의 일형태에 의한 압력 검출 장치에 의하면 유체의 압력을 검출하는 압력 검출부와 내부에 유로가 형성된 유로부에 정전기가 축적되는 문제를 억제할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의한 압력 검출 장치에서는, 탄성 재료에 의해 형성된 환형의 밀봉 부재를 구비하고, 상기 유로는 축선을 따라 연장되는 유로이고, 상기 접촉부는 상기 압력 검출면에 대향하는 영역에 상기 축선 방향으로 환상으로 형성되는 오목홈부를 가지며, 상기 밀봉 부재는 상기 압력 검출부와 접촉된 상태로 상기 오목홈부에 수용될 수도 있다.
이와 같이 하는 것으로 접촉부의 오목홈부보다 내주측 부분과 압력 검출부가 접촉하는 부분이 무단(無端)형상의 제1 밀봉 영역이 되고, 오목홈부에 수용된 밀봉 부재와 압력 검출부가 접촉하는 부분이 무단형상의 제2 밀봉 영역이 되어 이들 2개의 밀봉 영역에 의해 유체의 누출을 확실하게 억제할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의한 압력 검출 장치에서는 상기 유로는 축선을 따라 연장되는 유로이며, 상기 접촉부는 상기 축선 방향으로 환상으로 형성되어 있고, 상기 유로 본체는 상기 접촉부를 수용하는 수용부를 가지고, 상기 접촉부를 상기 수용부에 대하여 가압해서 상기 접촉부의 상기 축선 방향의 위치를 고정하는 제1 고정부를 구비하고, 상기 제1 고정부는 금속 재료에 의해 형성되는 동시에 접지 전위로 유지되는 구성으로 할 수도 있다.
이와 같이 하는 것으로 접촉부의 축선 방향의 위치를 제1 고정부에 의해 확실하게 고정할 수 있는 동시에 제1 고정부를 개재해서 접촉부를 접지 전위로 유지할 수 있다.
상기 구성의 압력 검출 장치에서는 상기 압력 검출부를 상기 접촉부에 대하여 가압해서 상기 압력 검출부의 상기 축선 방향의 위치를 고정하는 제2 고정부를 구비한 형태로 할 수도 있다.
이와 같이 하는 것으로 압력 검출부의 축선 방향의 위치를 제2 고정부에 의해 확실하게 고정할 수 있다.
상기 구성의 압력 검출 장치에서는 상기 유로 본체는 상기 축선 방향으로 통 형상으로 형성된 내주면을 가지는 오목부를 가지고, 상기 제1 고정부는 상기 축선 방향으로 통 형상으로 형성되어 있고, 상기 제2 고정부는 상기 축선 방향으로 통 형상으로 형성되어 있으며, 상기 오목부의 내주면에 형성된 암나사와 상기 제1 고정부의 외주면에 형성된 수컷 나사가 맞물리고, 상기 제1 고정부의 내주면에 형성된 암나사와 상기 제2 고정부의 외주면에 형성된 수컷 나사가 맞물리게 할 수도 있다.
이와 같이 하는 것으로 유로 본체의 오목부의 내주면에 제1 고정부의 외주면을 맞물리게 하고, 이후 제1 고정부의 내주면에 제2 고정부의 외주면을 맞물리게 한다고 하는 간이한 작업에 의해, 접촉부 및 압력 검출부의 축선 방향의 위치를 고정할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의한 압력 검출 장치에서는 상기 압력 검출부는 상기 압력 검출면에 접촉된 상태로 배치되는 동시에 상기 압력 검출면과 유체의 접촉을 차단하는 박막형의 보호부를 가지며, 상기 보호부는 상기 도전성 플루오르 수지 재료에 의해 형성되는 구성으로 할 수도 있다.
이 구성으로 하는 것으로 유체와의 마찰에 의해 보호부에 발생한 정전기는 보호부를 경유해서 접지 전위로 유지되는 접촉부에 유도되어 제거된다.
상기 구성의 압력 검출 장치에서는 상기 압력 검출면은 상기 보호부와 접촉하는 제1 면을 가지는 박막형의 다이어프램과 상기 보호부에 접촉하지 않는 상기 다이어프램의 제2 면에 부착된 저항체를 구비하고, 상기 다이어프램은 비도전성 재료에 의해 형성될 수도 있다.
이와 같이 하는 것으로 압력 검출부는 저항체를 외부에서 적절하게 절연해서 고정밀도로 압력을 검출할 수 있다. 또 보호부에 접촉하는 다이어프램을 비도전성 재료로 형성하면 보호부에서 다이어프램에 정전기가 전달되지 않게 되지만, 보호부가 접촉부에 접촉해 있기 때문에 정전기를 접촉부에 유도할 수 있다.
본 발명의 한 형태에 의한 압력 검출 장치에서는 상기 도전성 재료는 카본 나노 튜브이고, 상기 도전성 플루오르 수지 재료는 상기 카본 나노 튜브를 0.020중량% 이상 또한 0.030중량% 이하의 비율로 함유할 수 있다.
이와 같이 미소한 비율이더라도 0.020중량% 이상의 카본 나노 튜브를 플루오르 수지 재료에 분산시키는 것으로, 접촉부에 일정한 도전성을 부여해서 정전기의 대전을 억제할 수 있다. 이것은 소정의 길이를 가지는 튜브형 카본 나노 튜브를 도전성 재료로 이용하는 것으로, 카본블랙이나 철분 등의 다른 입상의 도전성 재료에 비해 소량으로 도전성을 부여할 수 있기 때문이다.
또 도전성 플루오르 수지 재료에 포함되는 카본 나노 튜브의 비율이 0.030중량% 이하의 미소한 비율이므로, 카본블랙이나 철분 등의 다른 입상의 도전성 재료와는 달리, 접촉부와 유체의 접촉에 의한 유체의 오염을 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면 유체의 압력을 검출하는 압력 검출부와 내부에 유로가 형성된 유로 본체에 정전기가 축적되는 문제를 억제하는 것이 가능한 압력 검출 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 압력 검출 장치를 나타내는 종단면도.
도 2는 도 1에 나타내는 압력 검출 유닛의 부분 확대도.
도 3은 도 1에 나타내는 압력 검출 유닛의 분해도.
도 4는 도 2에 나타내는 어스링 및 압력 센서를 하부쪽에서 본 도면.
도 5는 카본 나노 튜브의 첨가량과 도전성 플루오르 수지 재료의 체적 저항율의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 통수 시간과 파티클 수의 관계를 나타내는 그래프.
도 7은 다른 실시예의 압력 검출 장치를 나타내는 종단면도.
이하 본 발명의 일 실시예의 압력 검출 장치(100)를 도면에 의거해서 설명한다.
도 1 및 도 2(도 1에 나타내는 압력 검출 유닛(10)의 부분 확대도)에 도시한 바와 같이 본 실시예의 압력 검출 장치(100)는 유체의 압력을 검출하기 위한 압력 검출 유닛(10)과 유로(21a)가 내부에 형성되는 유로 본체(21)를 가지는 유로 유닛(20)을 구비한다. 유로(21a)는 유체가 유통하는 배관(도시 생략)에서 분기된 유로(도시 생략)에 접속된다.
본 실시예에서의 유체란 반도체 제조 장치에 의한 반도체 제조 공정에서 사용되는 약액, 용제, 순수 등의 액체가 포함된다. 반도체 제조 공정에서는 청정도가 높은 유체가 사용되고, 예를 들면 체적 저항율이 15MΩ 이상의 초순수 등이 사용된다. 체적 저항율이 높은 액체가 유통될 경우 유로에 정전기가 축적되기 쉬운 경향이 있다.
또 본 실시예에서의 유체에는 공기나 질소 가스 등의 기체도 포함된다. 반도체 제조 공정에서는 유로의 세정이나 액체의 배출을 위해서 공기나 질소 가스를 이용할 수 있기 때문이다. 또한 액체 배출시에는 배출중의 액체와 액체를 배출하기 위한 기체가 혼합된 상태가 된다. 액체와 기체의 혼합물을 플루오르 수지 재료에 의해 형성된 유로 본체(21)로 유통시킬 경우 혼합물과 유로 본체(21)의 마찰에 의해 유로 본체(21)에 정전기가 특히 발생하기 쉽다.
다음에 본 실시예의 압력 검출 장치(100)가 구비한 유로 유닛(20)에 대하여 설명한다.
유로 유닛(20)은 유로 본체(본체부)(21), 어스링(접촉부)(22), 너트(23)를 구비한다.
도 3의 분해도에 도시한 바와 같이 유로 본체(21)에는 오목부(21b)가 형성되어 있고, 오목부(21b)의 내주면에는 암나사(21d)가 형성되어 있다. 또 도 2에 도시한 바와 같이 오목부(21b)의 바닥면(수용부)(21c)은 어스링(22)을 수용하는 수용부로 되어 있다.
유로 본체(21)는 축선 X을 따라 직선형으로 연장되는 유로(21a)가 내부에 형성되어 있고, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌), PFA(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오르알킬비닐에테르 공중합체) 등의 플루오르 수지 재료에 의해 형성되어 있다. 유로 본체(21)는 전기 절연 재료인 플루오르 수지 재료에 의해 형성되어 있기 때문에, 유체와의 마찰에 의해 정전기가 발생하였을 경우 정전기를 내부에 축적하는 특성을 가진다.
어스링(22)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 후술하는 압력 센서(11)에 접촉한 상태로 배치되고, 후술하는 도전성 플루오르 수지 재료에 의해 형성된 부재이다. 어스링(22)은 압력 센서(11)의 다이어프램(11a) 및 왜곡 게이지(11b)로 이루어지는 압력 검출면에 대향하는 영역에 배치되어 있다. 어스링(22)은 축선 X 방향으로 환상으로 형성되는 부재이며, 압력 검출면과 대향하는 영역에 축선 방향으로 환상으로 형성되는 오목홈부(22a)를 가진다. 오목홈부(22a)에는 고무 등의 탄성재료에 의해 형성되는 환형의 O링(밀봉 부재)(17)이 배치된다. O링(17)은 압력 센서(11)와 접촉한 상태에서 오목홈부(22a)에 수용된다.
후술하는 바와 같이 어스링(22)은 도전성 플루오르 수지 재료에 의해 형성되어 있고, 또한 접지 전위로 유지되고 있다. 그러므로 어스링(22)에 정전기가 발생하더라도 정전기는 어스링(22)에 축적되지 않고 제거된다. 또 유로 본체(21)의 어스링(22)에 근접하는 영역에 발생한 정전기도 어스링(22)에 의해 제거된다.
너트(23)는 유로 본체(21)와 유체가 유통하는 배관(도시 생략)에서 분기된 유로(도시 생략)를 접속하는 부재이다. 너트(23)의 내주면에 형성된 암나사(23a)를 분기된 유로의 외주면에 형성된 수컷 나사(도시 생략)에 체결함으로써, 유로 본체(21)의 유로(21a)와 분기된 유로가 접속된다.
다음에 본 실시예의 압력 검출 장치(100)가 구비한 압력 검출 유닛(10)에 대하여 설명한다.
압력 검출 유닛(10)은 다이어프램(11a)에 전달되는 유체의 압력을 검출하는 장치이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 압력 검출 유닛(10)은 유체의 압력을 검출하는 압력 센서(압력 검출부)(11), 아우터 홀더(제1 고정부)(12), 센서 홀더(제2 고정부)(13), 센서 기판(14), 기판 지지 부재(15), 하우징(16), O-링(17)을 구비한다.
이하 압력 검출 유닛(10)이 구비하는 각 부에 대하여 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이 압력 센서(11)는 박막상으로 형성되는 다이어프램(11a)과 다이어프램(11a)에 부착되는 저항체인 왜곡 게이지(11b)와 다이어프램(11a)과 유체의 접촉을 차단하는 박막형의 보호막(보호부)(11c)과 다이어프램(11a)을 가지는 베이스부(11d)를 구비한다.
압력 센서(11)는 다이어프램(11a)에 전달되는 압력에 따라 변화되는 왜곡 게이지(11b)의 저항치 에 따른 압력신호를 출력하는 왜곡 게이지식의 압력 센서이다. 다이어프램(11a)과 왜곡 게이지(11b)가 유체의 압력을 검출하는 압력 검출면을 형성한다.
다이어프램(11a)은 보호막(11c)과 접촉하는 하부면(제1 면)과 보호막(11c)과 접촉하지 않는 상부면(제2 면)을 가지며, 상부면에는 왜곡 게이지(11b)가 부착되어 있다.
다이어프램(11a)은 내부식성 및 내약품성이 있는 비도전성 재료(예를 들면 사파이어, 세라믹스 등)에 의해 형성되어 있다.
왜곡 게이지(11b)는 도 4에 나타낸 바와 같이 4개의 저항체(11b1)와 4개의 저항체(11b1)를 전기적으로 접속하는 배선(11b2)을 가진다.
도 4는 도 2에 나타내는 어스링(22)및 압력 센서(11)를 하부쪽에서 본 도면이다. 도 4에서는 어스링(22)및 압력 센서(11)를 제외한 다른 부재의 도시를 생략하고 있다. 또 어스링(22) 일부의 도시를 생략하고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이 왜곡 게이지(11b)의 배선(11b2)은 어스링(22)과 압력 센서(11)가 접촉하는 영역(O링(17)의 내측 영역)에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 어스링(22)과 배선(11b2) 사이에는 보호막(11c)과 다이어프램(11a)이 끼워져 있지만, 어스링(22)과 배선(11b2)은 약간의 간격을 두고 근접한 상태로 되어 있다. 그러므로 어스링(22)에 정전기가 축적되면 어스링(22)과 배선(11b2) 사이에서 방전 현상이 발생할 가능성이 있다. 본 실시예에서는 어스링(22)을 접지 전위로 유지하는 것으로, 어스링(22)에서 정전기를 제거하여 방전 현상이 발생하지 않도록 하고 있다.
보호막(11c)은 다이어프램(11a)과 유체의 접촉을 차단하는 것으로, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 플루오르 수지 재료에 의해 형성되어 있다. 보호막(11c)은 전기절연 재료인 플루오르 수지 재료에 의해 형성되어 있기 때문에, 유체와의 마찰에 의해 정전기가 발생하였을 경우 정전기를 내부에 축적하는 특성을 가진다.
아우터 홀더(12)는 축선 X 방향으로 원통상으로 형성되는 금속제(예를 들면 SUS304 등의 스테인레스제) 부재이며, 외주면에 수컷 나사(12a)가 형성되고 내주면에 암나사(12b)가 형성되어 있다.
아우터 홀더(12)는 유로 본체(21)에 형성된 오목부(21b)(도3 참조)의 바닥면(21c)에 어스링(22)을 수용한 상태에서 외주면에 형성된 수컷 나사(12a)를 오목부(21b)의 내주면에 형성된 암나사(21d)에 체결함으로써 어스링(22)의 축선 X 방향의 위치를 고정한다.
아우터 홀더(12)는 어스링(22)을 오목부(21b)의 바닥면(21c)에 대하여 가압해서 어스링(22)의 축선 X 방향의 위치를 고정한다. 이에 의해 어스링(22)은 아우터 홀더(12)와 바닥면(21c) 쌍방에 접촉한 상태가 된다.
센서 홀더(13)는 축선 X방향으로 원통상으로 형성되는 금속제(예를 들면 SUS304 등의 스테인레스제) 부재이며, 외주면에 수컷 나사(13a)가 형성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이 센서 홀더(13)는 하단부의 축선 X 방향의 내경(ID1)이 압력 센서(11) 베이스부(11d)의 외경(OD1)보다도 크고, 하단부에서 상방 부분의 축선 X 방향의 내경(ID2)이 압력 센서(11) 베이스부(11d)의 외경(OD1)보다도 작은 단형상으로 되어 있다. 센서 홀더(13)는 센서 홀더(13)의 외주면에 형성된 수컷 나사(13a)를 아우터 홀더(12)의 내주면에 형성된 암나사(12b)에 체결함으로써 압력 센서(11)의 축선 X 방향의 위치를 고정한다.
센서 홀더(13)는 압력 센서(11)를 어스링(22)에 대하여 가압해서 압력 센서(11)의 축선 X 방향의 위치를 고정한다. 이에 의해 어스링(22)의 오목홈부(22a)보다 내주측 부분과 압력 센서(11)의 보호막(11c)이 접촉하는 부분이 무단(無端)형상의 제1 밀봉 영역이 된다. 이 제1 밀봉 영역에 의해 유로(21a)에서 압력 검출 유닛(10)측으로 유체가 유입되는 것이 저지된다.
센서 기판(14)은 압력 센서(11)가 출력하는 압력신호를 증폭하는 증폭 회로(도시 생략), 증폭 회로에 의해 증폭된 압력신호를 케이블(200)(도 1, 도 2 참조)의 압력 신호선(도시 생략)에 전달하는 인터페이스 회로, 케이블(200)을 개재해서 외부에서 공급되는 전원 전압을 압력 센서(11)에 전달하는 전원회로(도시 생략)를 구비한다.
기판 지지 부재(15)는 센서 홀더(13)에 대하여 센서 기판(14)을 지지하는 금속제(예를 들면 SUS304 등의 스테인레스제) 부재이다. 도 2에 도시한 바와 같이 기판 지지 부재(15)는 스페이서(18)를 사이에 둔 상태에서 체결 나사(19)에 의해 센서 홀더(13)의 상부면에 형성된 체결 구멍(13b)에 체결되어 있다.
스페이서(18) 및 체결 나사(19)는 금속제(예를 들면 SUS304 등의 스테인레스제)이다. 또 스페이서(18)와 체결 나사(19) 사이에 끼워져 있는 금속제의 압착 단자(201)는 케이블(200)의 어드선에 접속되어 있다. 그러므로 압착 단자(201)와 전기적으로 도통하는 스페이서(18), 체결 나사(19), 센서 홀더(13), 아우터 홀더(12)는 각각 접지 전위로 유지된다.
또 상술한 바와 같이 어스링(22)은 아우터 홀더(12)에 접촉한 상태가 되기 때문에 어스링(22)이 접지 전위로 유지된다. 다시 말해 어스링(22)에 발생하는 정전기는 제거되어 어스선에 전달된다.
하우징(16)은 축선 X 방향으로 원통상으로 형성되는 부재이며, 그 하단측 내주면이 유로 본체(21)의 상단측 외주면에 장착되어 있다. 하우징(16)은 그 내주측에 센서 기판(14)을 수용하고 있다.
O-링(17)은 어스링(22)의 오목홈부(22a)에 배치되는 원환형의 탄성부재이다. O링(17)은 보호막(11c) 사이에 축선 X 방향으로 무단형상으로 형성되는 제2 밀봉 영역을 형성한다. 제1 밀봉 영역보다 외측에 배치되는 제2 밀봉 영역에 의해 유로(21a)에서 압력 검출 유닛(10)측으로 유체가 유입하는 것이 확실하게 저지된다.
다음에 어스링(22)을 형성하는 도전성 플루오르 수지 재료에 대하여 설명한다.
본 실시예의 어스링(22)은 플루오르 수지 재료와 플루오르 수지 재료에 분산된 카본 나노 튜브(도전성 재료)를 포함하는 도전성 플루오르 수지 재료에 의해 형성되어 있다. 여기서 플루오르 수지 재료란 예를 들면 상술한 PTFE, PCTFE, PFA이다.
플루오르 수지 재료로서는 분말상의 것(예를 들면 아사히 가라스 제품의 PTFE G163)을 이용할 수 있다.
또 카본 나노 튜브로서는 예를 들면 이하의 특성을 구비한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
- 50㎛ 이상 또한 150㎛ 이하의 섬유장을 가진다.
- 5nm 이상 또한 20nm 이하의 섬유 직경을 가진다.
- 10mg/cm3 이상 또한 70mg/cm3 이하의 부피 밀도를 가진다.
- G/D비가 0.7 이상 또한 2.0 이하이다.
- 순도가 99.5% 이상이다.
- 다층(예를 들면 4∼12층)으로 형성되어 있다.
여기서 카본 나노 튜브의 섬유장을 50㎛ 이상으로 하고 있는 것은 카본 나노 튜브를 플루오르 수지 재료에 분산시킨 경우 소량으로 충분한 도전성을 부여하기 위함이다.
또 G/D비란 카본 나노 튜브의 라만 스펙트럼에 나타내는 G-band 피크와 D-band 피크의 비를 나타내는 값이다. G-band는 그래파이트 구조에 유래하는 것이고, D-band는 결함에 유래하는 것이다. G/D비는 카본 나노 튜브의 결함 농도에 대한 결정 순도의 비율을 나타내고 있다.
발명자들은 플루오르 수지 재료에 분산시키는 카본 나노 튜브의 첨가량〔중량%〕과 플루오르 수지 재료와 이것에 분산된 카본 나노 튜브를 포함하는 도전성 플루오르 수지 재료의 체적 저항율 〔Ωㆍ㎝〕의 관계에 대해서 조사하고, 도 5에 나타낸 결과를 얻었다.
도 5에 나타낸 결과는 JIS K 7194에 규정되는 「도전성 플라스틱 4탐침법에 의한 저항율 시험방법」에 따라 시험편의 체적 저항율을 측정한 결과이다.
시험편으로서 혼련기에 의해 용융 혼련한 후에 압축 성형기에 의해 압축 형한 것을 JIS K 7194에 준거한 사이즈로 가공한 것을 복수개 작성하였다.
시험편을 작성하는데 이용한 플루오르 수지 재료는 아사히 가라스 제품의 PTFE G163이다.
또 체적 저항율의 측정에는 JIS K 7194에 준거한 4탐침법을 이용하는 저항율계를 이용하였다. 4탐침법은 시험편에 4개의 침상의 탐침(전극)을 접촉시키고, 외측의 2개의 탐침간에 흐른 전류와 내측의 2개의 탐침 간에 생기는 전위차에서 시험편의 저항을 구하는 방법이다.
체적 저항율은 복수개의 시험편 각각에서 복수 개소에서 얻은 측정값을 평균화함으로써 산출하였다.
도 5에 나타내는 결과에 의하면 카본 나노 튜브의 첨가량을 0.020중량% 이상 또한 0.030중량% 이하의 범위로 함으로써, 도전성 플루오르 수지 재료의 체적 저항율이 1.0×103Ωㆍcm보다 크고 또한 1.0×104Ωㆍcm 미만의 범위로 되었다. 이 체적 저항율의 값은 카본 나노 튜브가 분산되어 있지 않은 플루오르 수지 재료의 체적 저항율의 값(1018Ωㆍcm)에 비해 충분히 낮다.
또 발명자들은 카본 나노 튜브의 첨가량을 0.025 중량%로 한 도전성 플루오르 수지 재료로 형성한 유로를 유통하는 유체에 함유되는 미립자(파티클)를 측정하였다. 도 6은 순수를 유통시킨 통수 시간과 파티클 카운터(도시 생략)에 의해 측정되는 파티클 수의 관계를 나타내는 측정 결과이다.
여기서 파티클 수란 순수 1ml당 포함되는 0.04㎛ 이상 사이즈의 파티클 수를 말한다.
또 도 6에 나타내는 측정에서는 유로를 유통하는 순수의 유량을 0.5리터/분으로 하였다. 또 순수의 유통을 차단하는 차단 상태와 순수의 유통을 유통시키는 유통 상태를 5초 간격으로 절환하였다. 또 순수의 온도는 25℃로 하였다.
도 6에서는 도시를 생략하고 있지만, 측정 개시시(통수 시간이 제로)에서의 파티클 수는 약 340개였다. 이 후 통수 시간 경과와 함께 파티클 수가 서서히 감소되고 통수 시간이 4시간을 경과한 후는 10개 이하로 유지되고 있다.
이와 같이 본 실시예의 어스링(22)은 도전성 플루오르 수지 재료에 포함되는 카본 나노 튜브의 비율이 0.030중량% 이하의 미소한 비율이므로, 카본블랙이나 철분 등의 다른 입상의 도전성 물질과는 달리 유체와의 접촉에 의한 유체의 오염을 억제할 수 있다.
이상 설명한 본 실시예의 압력 검출 장치(100)가 나타내는 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시예의 압력 검출 장치(100)에 의하면 어스링(22)이 도전성 플루오르 수지 재료에 의해 형성되는 동시에 접지 전위로 유지되고 있기 때문에, 유체와의 마찰에 의해 어스링(22)에 발생한 정전기 혹은 유로 본체(21)에서 어스링(22)에 전달되는 정전기가 제거된다. 또 접지 전위로 유지되는 어스링(22)이 압력 센서(11)에 접촉한 상태로 배치되기 때문에 유체와의 마찰에 의해 압력 센서(11)에 발생한 정전기도 제거된다.
이와 같이 본 실시예의 압력 검출 장치(100)에 의하면 유체의 압력을 검출하는 압력 센서(11)와 내부에 유로가 형성된 유로 유닛(20)에 정전기가 축적되는 문제를 억제할 수 있다.
또 본 실시예의 압력 검출 장치(100)는 탄성 재료에 의해 형성되는 환형의 O-링(17)을 구비하고, 어스링(22)은 압력 검출면에 대향하는 영역에 축선 X 방향으로 환상으로 형성되는 오목홈부(22a)를 가진다. 그리고 O-링(17)은 압력 센서(11)와 접촉한 상태로 오목홈부(22a)에 수용된다.
이와 같이 하는 것으로 어스링(22)의 오목홈부(22a)보다 내주측 부분과 압력 센서(11)가 접촉하는 부분이 무단형상의 제1 밀봉 영역이 되고, 오목홈부(22a)에 수용된 O-링(17)과 압력 센서(11)가 접촉하는 부분이 무단형상의 제2 밀봉 영역이 되고, 이들 2개의 밀봉 영역에 의해 유체의 누출을 확실하게 억제할 수 있다.
또 본 실시예의 압력 검출 장치(100)에서는 어스링(22)이 축선 X 방향으로 환상으로 형성되어 있고, 유로 본체(21)는 어스링(22)을 수용하는 바닥면(21c)를 가진다. 또 압력 검출 장치(100)는 어스링(22)을 바닥면(21c)에 대하여 가압해서 어스링(22)의 축선 X 방향의 위치를 고정하는 아우터 홀더(12)를 구비하고, 아우터 홀더(12)는 금속 재료에 의해 형성되는 동시에 접지 전위로 유지된다.
이와 같이 하는 것으로 어스링(22)의 축선 X 방향의 위치를 아우터 홀더(12)에 의해 확실하게 고정할 수 있는 동시에 아우터 홀더(12)를 개재해서 어스링(22)을 접지 전위로 유지할 수 있다.
또 본 실시예의 압력 검출 장치(100)는 압력 센서(11)를 어스링(22)에 대하여 가압해서 압력 센서(11)의 축선 X 방향의 위치를 고정하는 센서 홀더(13)를 구비한다.
이와 같이 하는 것으로 압력 센서(11)의 축선 X 방향의 위치를 센서 홀더(13)에 의해 확실하게 고정할 수 있다.
또 본 실시예의 압력 검출 장치(100)에서는 유로 본체(21)가 축선 X 방향으로 통 형상으로 형성된 내주면을 가지는 오목부(21b)를 가지고, 아우터 홀더(12)는 축선 X 방향으로 통 형상으로 형성되어 있고, 센서 홀더(13)는 축선 X 방향으로 통 형상으로 형성되어 있다. 또 본 실시예의 압력 검출 장치(100)에서는 오목부(21b)의 내주면에 형성된 암나사(21d)와 아우터 홀더(12)의 외주면에 형성된 수컷 나사(12a)가 맞물리고, 아우터 홀더(12)의 내주면에 형성된 암나사(12b)와 센서 홀더(13)의 외주면에 형성된 수컷 나사(13a)가 맞물린다.
이와 같이 하는 것으로 유로 본체(21) 오목부(21b)의 내주면에 아우터 홀더(12)의 외주면을 맞물리게 하고, 이후 아우터 홀더(12)의 내주면에 센서 홀더(13)의 외주면을 맞물리게 한다고 하는 간이한 작업에 의해 어스링(22) 및 압력 센서(11)의 축선 X 방향의 위치를 고정할 수 있다.
또 본 실시예의 압력 검출 장치(100)에서는 압력 검출면은 보호막(11c)과 접촉하는 제1 면을 가지는 박막형 다이어프램(11a), 보호막(11c)에 접촉하지 않는 다이어프램(11a)의 제2 면에 부착된 왜곡 게이지(11b)를 구비하고, 다이어프램(11a)은 비도전성 재료에 의해 형성되어 있다.
이와 같이 하는 것으로 압력 센서(11)는 왜곡 게이지(11b)를 외부에서 적절하게 절연해서 고정밀도로 압력을 검출할 수 있다. 또 보호막(11c)에 접촉하는 다이어프램(11a)을 비도전성 재료로 형성하면 보호막(11c)에서 다이어프램에 정전기가 전달되지 않게 되지만, 보호막(11c)이 어스링(22)에 접촉해있기 때문에 정전기를 어스링(22)에 유도할 수 있다.
본 실시예의 압력 검출 장치(100)에서는 도전성 재료가 카본 나노 튜브이고, 도전성 플루오르 수지 재료는 카본 나노 튜브를 0.020중량% 이상 또한 0.030중량% 이하의 비율로 함유한다.
이와 같이 미소한 비율이라도 0.020중량% 이상의 카본 나노 튜브를 플루오르 수지 재료에 분산시키는 것으로, 어스링(22)에 일정한 도전성을 부여해서 정전기의 대전을 억제할 수 있다. 이것은 소정의 길이를 가지는 튜브형의 카본 나노 튜브를 도전성 재료로 이용하는 것으로, 카본블랙이나 철분 등의 다른 입상의 도전성 재료에 비해 소량으로 도전성을 부여할 수 있기 때문이다.
또 도전성 플루오르 수지 재료에 포함되는 카본 나노 튜브의 비율이 0.030중량% 이하의 미소한 비율이므로, 카본블랙이나 철분 등의 다른 입상의 도전성 재료와는 달리 어스링(22)과 유체의 접촉에 의한 유체의 오염을 억제할 수 있다.
〔다른 실시예〕
이상의 설명에서 압력 검출 장치(100)는 유체가 유통하는 배관에서 분기된 유로에 접속되는 유로(21a)를 가지는 스트레이트형 압력 검출 장치이지만, 다른 형태로 할 수도 있다.
예를 들면 도 7에 도시한 바와 같이 축선 Y를 따라 연장되는 직선형 유로(21aA)에 개구된 도입 유로(21aB)를 가지는 유로 유닛(20A)과 도입 유로(21aB)에 유입되는 유체와 접촉하는 위치에 압력 검출 유닛(10A)을 배치한 인라인형 압력 검출 장치(100A)로 할 수도 있다.
또 이상의 설명에서 압력 센서(11)의 다이어프램(11a)에 접촉한 상태로 배치되는 보호막(11c)은 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 플루오르 수지 재료에 의해 형성된 것으로 하였지만, 다른 형태로 할 수도 있다.
예를 들면 보호막(11c)을 어스링(22)과 같은 도전성 플루오르 수지 재료로 형성할 수도 있다. 보호막(11c)을 도전성 플루오르 수지 재료로 형성한 경우, 보호막(11c)과 유체의 마찰에 의해 정전기가 발생하더라도 정전기가 보호막(11c)에서 어스링(22)으로 전달되어 제거된다.
또 이상의 설명에서는 어스링(22)에 오목홈부(22a)가 형성되어 있고, 오목홈부(22a)에 O-링(17)을 배치해서 O-링(17)과 압력 센서(11)의 보호막(11c)이 접촉하는 제2 밀봉 영역을 형성하는 것으로 하였지만, 다른 형태로 할 수도 있다.
예를 들면 O-링(17)을 구비하지 않은 압력 검출 장치로 하고, 어스링(22)에 오목홈부(22a)를 형성하지 않고 평면형상으로 할 수도 있다. 이 경우 어스링(22)과 압력 센서(11)의 보호막(11c)이 접촉하는 제1 밀봉 영역만이 유로(21a)에서 압력 검출 유닛(10)측으로의 유체의 유입을 저지하는 밀봉 영역이 된다.

Claims (8)

  1. 유체의 압력을 검출하는 압력 검출면을 가지는 압력 검출부와
    상기 압력 검출면에 유체를 유도하는 유로가 내부에 형성된 유로부를 구비하고,
    상기 유로부는 상기 유로가 내부에 형성된 유로 본체와 상기 압력 검출부에 접촉한 상태로 배치되는 접촉부를 가지고,
    상기 접촉부는 플루오르 수지 재료와 상기 플루오르 수지 재료에 분산된 도전성 재료를 포함하는 도전성 플루오르 수지 재료에 의해 형성되는 동시에 접지 전위로 유지되고 있는 압력 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    탄성 재료에 의해 형성되는 환형의 밀봉 부재를 구비하고,
    상기 유로는 축선을 따라 연장된 유로이고,
    상기 접촉부는 상기 압력 검출면에 대향하는 영역에 상기 축선 방향으로 환상으로 형성되는 오목홈부를 가지고,
    상기 밀봉 부재는 상기 압력 검출부와 접촉한 상태로 상기 오목홈부에 수용된 압력 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유로는 축선을 따라 연장된 유로이고,
    상기 접촉부는 상기 축선 방향으로 환상으로 형성되어 있고,
    상기 유로 본체는 상기 접촉부를 수용하는 수용부를 가지고,
    상기 접촉부를 상기 수용부에 대하여 가압해서 상기 접촉부의 상기 축선 방향의 위치를 고정하는 제1 고정부를 구비하고,
    상기 제1 고정부는 금속 재료에 의해 형성되는 동시에 접지 전위로 유지되고 있는 압력 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압력 검출부를 상기 접촉부에 대하여 가압해서 상기 압력 검출부의 상기 축선 방향의 위치를 고정하는 제2 고정부를 구비하는 압력 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유로 본체는 상기 축선 방향으로 통 형상으로 형성된 내주면을 가지는 오목부를 가지고,
    상기 제1 고정부는 상기 축선 방향으로 통 형상으로 형성되어 있고,
    상기 제2 고정부는 상기 축선 방향으로 통 형상으로 형성되어 있고,
    상기 오목부의 내주면에 형성된 암나사와 상기 제1 고정부의 외주면에 형성된 수컷 나사가 맞물리고,
    상기 제1 고정부의 내주면에 형성된 암나사와 상기 제2 고정부의 외주면에 형성된 수컷 나사가 맞물리는 압력 검출 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 검출부는 상기 압력 검출면에 접촉한 상태로 배치되는 동시에 상기 압력 검출면과 유체의 접촉을 차단하는 박막형 보호부를 가지고,
    상기 보호부는 상기 도전성 플루오르 수지 재료에 의해 형성된 압력 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압력 검출면은
    상기 보호부와 접촉하는 제1 면을 가지는 박막형 다이어프램과
    상기 보호부에 접촉하지 않는 상기 다이어프램의 제2 면에 부착된 저항체를 구비하고,
    상기 다이어프램은 비도전성 재료에 의해 형성되어 있는 압력 검출 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 재료는 카본 나노 튜브이고,
    상기 도전성 플루오르 수지 재료는 상기 카본 나노 튜브를 0.020중량% 이상 또한 0.030중량% 이하의 비율로 함유하는 압력 검출 장치.
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