WO2020075600A1

WO2020075600A1 - 圧力センサ

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Publication number: WO2020075600A1
Application number: PCT/JP2019/039017
Authority: WO
Inventors: 敦志日高; 貴紀中谷; 池田　信一; 西野　功二; 土肥　亮介
Original assignee: 株式会社フジキン
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2020-04-16
Also published as: JP7157477B2; CN112771359A; JPWO2020075600A1; TW202024575A; US11768123B2; TWI719664B; KR20210034084A; US20210356346A1; KR102436790B1

Abstract

流体通路３を形成したボディ４に流体通路３と連通する状態で気密状に取り付けられる筒状部材５と、筒状部材５に接続されてボディ４の流体通路３内を流れる流体の圧力を検出する圧力センサ部６とを備えた圧力センサ１であって、筒状部材５は、ニッケル－モリブデン－クロム合金材又はステンレス鋼材により形成され、圧力センサ部６は、流体が流入する受圧室７及び受圧室７に流入した流体に接するダイヤフラム８ａを有しダイヤフラム８ａにより一端が閉塞されたセンサボディ８と、ダイヤフラム８ａの変位を圧力として出力する圧力検出素子２とを備え、センサボディ８は、コバルト－ニッケル合金材により形成され、開口側端部が筒状部材５の一端部に気密状に接続されている。

Description

圧力センサ

　本発明は、主に半導体製造設備や化学プラント等のガス等の流体供給ラインや当該流体供給ラインに組み込まれる圧力式流量制御装置や濃度測定装置等に設けられ、流体供給ラインを流れるガス等の流体の圧力を検出する圧力検出素子（ストレインゲージや感圧素子）を用いたダイヤフラム式の圧力センサに関するものである。

　従前から半導体製造設備等の流体供給ラインを流れる流体の圧力検出には、様々な形式の圧力センサが使用されている。

　例えば、前記圧力センサとしては、ダイヤフラムにストレインゲージを取り付けて流体の圧力を検出する圧力センサ、ダイヤフラムに隣接する空間を真空室とした絶対圧型の圧力センサ、ダイヤフラムに隣接する空間にシリコンオイル等の圧力伝達用媒体を封入した圧力センサ、ダイヤフラムやボディを耐食性に優れたステンレス材により形成した圧力センサ等が知られている（特許文献１～３参照）。

　ところで、半導体製造設備のガス供給ラインのように、塩化水素、臭化水素等のハロゲン系ガスや弗素ガス、弗化水素等の弗素系ガスのような腐食性ガスが流れる場合には、腐食性ガスに接するダイヤフラム（感圧部）等を耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼により形成した圧力センサが使用されている。

　しかし、感圧部であるダイヤフラムをオーステナイト系ステンレス鋼により形成した圧力センサにおいては、前記ダイヤフラムは耐食性に優れているが、引っ張り強さや耐力が低い。そのため、圧力センサを長時間・長期間使用したり、或いは、感圧部であるダイヤフラムの歪を大きく取って感度を上げたりすると、ダイヤフラムの耐力が劣化することになる。

　従って、前記圧力センサにおいては、オーステナイト系ステンレス鋼製のダイヤフラムを感圧部として長時間・長期間使用すると、耐力の劣化により歪等が大きくなってゼロ点のずれ等の問題を引き起こすことになり、高い精度で圧力を測定することができないと言う問題が発生する。但し、オーステナイト系ステンレス鋼を圧力センサの腐食性ガスと接触しないボディの材料として使用する分には、前記問題が発生することはない。

　尚、上記問題を解決するには、ダイヤフラム（感圧部）を耐食性及び耐力に優れた材料により形成すれば良い。

　例えば、特開２００５－１４８００２号公報（特許文献４）や特開２０１８－０４８８５９号公報（特許文献５）には、ダイヤフラム（感圧部）を耐食性及び耐力に優れた金属材で形成した圧力センサが記載されている。

　即ち、従来の圧力センサ３０は、図５に示す如く、流体に接するダイヤフラム３１ａが形成された感圧部３１と、ダイヤフラム３１ａに設けたストレインゲージ３２と、感圧部３１の外周縁部を支持し、感圧部３１のダイヤフラム３１ａとの間で基準圧力室３３を形成する支持部３４とを備えており、ダイヤフラム３１ａが形成された感圧部３１を耐食性及び耐力に優れたコバルト－ニッケル合金材（スプロン（登録商標））により形成している。

　前記圧力センサ３０は、ダイヤフラム３１ａが形成された感圧部３１を耐食性及び耐力に優れたコバルト－ニッケル合金材で形成しているため、長時間・長期間使用しても歪等が発生し難く、高い精度で圧力を測定することができる。

　ところで、前記圧力センサ３０の感圧部３１を形成するコバルト－ニッケル合金材は、圧力によって変形するため、ダイヤフラム３１ａとして使用するには適しているが、シール等を行う構造に使用するには、不向きな材料である。何故なら、コバルト－ニッケル合金材は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて硬度がかなり高いので、流体通路を形成したボディ等へ締め付け固定したりすると、緩み等が発生し易くなり、シール性が損なわれるからである。

　従って、前記圧力センサ３０においては、コバルト－ニッケル合金材で形成された感圧部３１側を、流体通路を形成したボディ等に締め付け固定したりすると、緩み等が発生し易くなり、シール性が損なわれると言う問題が発生することになる。

実開平０５－０６９６４７号公報特開平１０－０８２７０７号公報特開２００７－０３３０７５号公報特開２００５－１４８００２号公報特開２０１８－０４８８５９号公報

　本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、ダイヤフラムを有するセンサボディを耐食性、耐力及び弾力性に優れた金属材により形成すると共に、前記センサボディを流体通路を形成したボディに取り付けるための筒状部材を耐食性に優れてシール構造に適した金属材により形成することによって、高い精度で圧力を測定することができると共に、シール性にも優れた圧力センサを提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明の実施形態による圧力センサは、流体通路を形成したボディに前記流体通路と連通する状態で気密状に取り付けられる筒状部材と、前記筒状部材に接続されて前記ボディの前記流体通路内を流れる流体の圧力を検出する圧力センサ部とを備えた圧力センサであって、前記筒状部材は、ニッケル－モリブデン－クロム合金材又はステンレス鋼材により形成され、前記圧力センサ部は、前記流体が流入する受圧室及び前記受圧室に流入した前記流体に接するダイヤフラムを有し前記ダイヤフラムにより一端が閉塞されたセンサボディと、前記ダイヤフラムの変位を圧力として出力する圧力検出素子とを備え、前記センサボディは、コバルト－ニッケル合金材により形成され、開口側端部が前記筒状部材の一端部に気密状に接続されている。

　ある実施形態において、前記筒状部材と前記センサボディは、溶接により気密状に接続されている。

　ある実施形態において、前記筒状部材を前記圧力センサ部の最大外径よりも小径に形成し、前記筒状部材の一端部に溶接用フランジ部を設けると共に、前記筒状部材の他端部に取付け用フランジ部を設け、また、前記圧力センサ部のセンサボディの開口側端部の端面に、前記圧力センサ部の最大外径よりも小径で且つ内径が前記筒状部材の内径と同一の接続用筒部を突出形成し、前記接続用筒部の開口側端部に、前記筒状部材の溶接用フランジ部に当接する溶接用フランジ部を設け、前記筒状部材の溶接用フランジ部と前記センサボディに形成した前記接続用筒部の溶接用フランジ部とを溶接により気密状に接続固着している。

　ある実施形態において、前記筒状部材と前記センサボディは、フランジ接続により気密状に接続されている。

　ある実施形態において、前記筒状部材を前記圧力センサ部の最大外径よりも小径に形成し、前記筒状部材の一端部に接続用フランジ部を設けると共に、前記筒状部材の他端部に取付け用フランジ部を設け、また、前記圧力センサ部のセンサボディの開口側端部の端面に、前記圧力センサ部の最大外径よりも小径で且つ内径が前記筒状部材の内径と同一の接続用筒部を突出形成し、前記接続用筒部の開口側端部に、前記筒状部材の接続用フランジ部に当接する接続用フランジ部を設け、前記筒状部材の接続用フランジ部と前記センサボディに形成した接続用筒部の接続用フランジ部との間にガスケットを挟み込み、前記筒状部材の接続用フランジ部と前記接続用筒部の接続用フランジ部とを、ボルト及びナットで締め付けて気密状に接続固定する。

　ある実施形態において、前記筒状部材を前記圧力センサ部の最大外径よりも小径に形成し、前記筒状部材の一端部に接続用フランジ部を設けると共に、前記筒状部材の他端部に取付け用フランジ部を設け、また、前記圧力センサ部のセンサボディの開口側端部の端面に、前記圧力センサ部の最大外径よりも小径で且つ内径が前記筒状部材の内径と同一の接続用筒部を突出形成し、前記接続用筒部の開口側端部に、前記筒状部材の接続用フランジ部に当接する接続用フランジ部を設け、前記筒状部材の接続用フランジ部と前記センサボディに形成した接続用筒部の接続用フランジ部との間にガスケットを挟み込み、前記筒状部材の接続用フランジ部と前記接続用筒部の接続用フランジ部とを、クランプによって外部から挟むことによって気密状に接続固定する。

　本発明の実施形態に係る圧力センサは、圧力センサ部のダイヤフラムを有するセンサボディを、耐食性、耐力及び弾力性に優れたコバルト－ニッケル合金材により形成しているため、長時間・長期間使用してもセンサボディに歪等が発生し難く、高い精度で圧力を測定することができる。

　また、本発明の実施形態に係る圧力センサは、流体通路を形成したボディに取り付けられる筒状部材を、耐食性に優れてセンサボディの硬度よりも低いニッケル－モリブデン－クロム合金材又はステンレス鋼材により形成しているため、筒状部材をボディ側へ締め付け固定したりしても、緩み等が発生し難く、シール性が損なわれることがない。

　更に、本発明の実施形態に係る圧力センサは、ダイヤフラムを有するセンサボディの開口側端部の端面に接続用筒部を突出形成すると共に、当該接続用筒部の開口側端部に流体通路を形成したボディに気密状に取り付けられる筒状部材を気密状に接続し、筒状部材の開口側端部とセンサボディのダイヤフラムとの距離が長くなるようにしているため、筒状部材の開口側端部に設けた取付け用フランジ部をボンネットナットにより流体通路を形成したボディに締め付け固定して気密状に取り付けても、筒状部材の取付け用フランジ部に掛かる応力が筒状部材及び接続用筒部により吸収されてダイヤフラムに伝わると言うことがなく、ダイヤフラムへの応力影響をなくすことができ、圧力センサのボディへの取付け前と取付け後における出力特性の変動がなくなる。その結果、エージング（稼働試験）が不要となる。

　更に、本発明の実施形態に係る圧力センサは、流体通路を形成したボディに取り付けられる筒状部材を圧力センサ部の最大外径よりも小径に形成しているため、ボディに圧力センサを取り付けるためのスペースが小さくて済み、ボディの小型化及び流体通路の内容積の減少を図れる。

　更に、本発明の実施形態に係る圧力センサは、筒状部材及びセンサボディの接続用筒部にそれぞれ溶接用フランジ部を設け、両溶接用フランジ部を溶接により固着するようにしているため、溶接部の肉厚を厚くすることができて溶接割れを防止することができると共に、溶接部の溶け込み深さを深くすることができ、気密性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る圧力センサを流体通路を形成したボディに取り付けた状態の縦断面図である。圧力センサの圧力センサ部の縦断面図ある。圧力センサの筒状部材の縦断面図である。本発明の他の実施形態に係る圧力センサを流体通路を形成したボディに取り付けた状態の縦断面図である。従来の圧力センサの一例を示す縦断面図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

　図１～図３は本発明の一実施形態に係る圧力センサ１を示し、当該圧力センサ１は、主に半導体製造設備のガスの流体供給ラインに組み込まれる圧力式流量制御装置や濃度測定装置等に設けられ、流体供給ラインを流れるガスの圧力を検出するものであり、圧力検出素子２（ストレインゲージや感圧素子）を用いた絶対圧型のダイヤフラム式の圧力センサである。

　前記圧力センサ１は、流体通路３を形成したボディ４に流体通路３と連通する状態で気密状に取り付けられる筒状部材５と、当該筒状部材５に気密状に接続されてボディ４の流体通路３内を流れる流体の圧力を検出する圧力センサ部６とを備えている。

　前記筒状部材５は、図１及び図３に示す如く、耐食性に優れてシール構造に適した金属材により圧力センサ部６の最大外径よりも小径の円筒状に形成されており、筒状部材５の一端部には、圧力センサ部６に溶接（電子ビーム溶接やレーザー溶接等）により接続固着される溶接用フランジ部５ａが一体的に設けられ、また、筒状部材５の他端部には、ボディ４に取り付けられる取付け用フランジ部５ｂが一体的に設けられている。

　本実施形態においては、筒状部材５は、耐食性等に優れたニッケル－モリブデン－クロム合金材の一つであるハステロイＣ－２２（ハステロイは登録商標）又は耐食性等に優れたオーステナイト系ステンレス鋼の一つであるＳＵＳ３１６Ｌにより形成されている。また、筒状部材５の内周面は、電解研磨処理が施されている。

　尚、ハステロイＣ－２２の硬度（Ｈｖ）は≦２６０、ＳＵＳ３１６Ｌの硬度（Ｈｖ）は≦２００となっている。

　前記圧力センサ部６は、図１及び図２に示す如く、流体が流入する受圧室７及び当該受圧室７に流入した流体に接して流体の圧力に応じて変位するダイヤフラム８ａを有し、当該ダイヤフラム８ａにより一端が閉塞された筒状のセンサボディ８と、ダイヤフラム８ａの外側面に設けられ、ダイヤフラム８ａの変位を圧力として出力する圧力検出素子２と、センサボディ８の外周面に気密状に嵌合固定されたベースリング９と、一端面がベースリング９の一端面に気密状に接続され、ダイヤフラム８ａの外側面周囲を囲うと共に、複数本のリード線１０が気密状に挿通されるハーメチックリング１１と、ハーメチックリング１１の他端面に気密状に接続され、ダイヤフラム８ａとの間に真空室１２を形成する閉塞用円盤１３と、ハーメチックリング１１に挿通された複数本のリード線１０を直角状態に保持するカバー体１４とを備えている。

　具体的には、前記筒状のセンサボディ８は、図１及び図２に示す如く、耐食性、耐力及び弾力性に優れた金属材により一端が閉塞された筒状に形成されており、外径が筒状部材５の最大外径（取付け用フランジ部５ｂの外径）よりも大径に形成され、内径が筒状部材５と同一に形成された筒状部材５よりも厚肉の円筒部８ｂと、円筒部８ｂの一端に一体的に設けられ、円筒部８ｂの一端側開口を閉塞するダイヤフラム８ａと、円筒部８ｂの開口側端部の端面に一体的に設けられ、筒状部材５に気密状に接続される接続用筒部８ｃとを備えている。

　また、センサボディ８の接続用筒部８ｃは、円筒部８ｂの開口側端部の端面に外方へ突出する状態で形成されており、外径が筒状のセンサボディ８の最大外径（円筒部８ｂの外径）よりも小径で且つ内径が筒状部材５の内径と同一に形成されている。

　更に、センサボディ８の接続用筒部８ｃの開口側端部には、筒状部材５の溶接用フランジ部５ａに当接する溶接用フランジ部８ｄが一体的に設けられており、筒状部材５の溶接用フランジ部５ａと筒状のセンサボディ８の溶接用フランジ部８ｄとを電子ビーム溶接やレーザー溶接等の溶接により気密状に接続固着できるようになっている。

　そして、センサボディ８のダイヤフラム８ａ、円筒部８ｂ及び接続用筒部８ｃで囲まれた空間は、ガス等の流体が流入する受圧室７となっている。

　本実施形態においては、筒状のセンサボディ８は、耐食性、耐力及び弾力性に優れたコバルト－ニッケル合金材の一つであるスプロン５１０（スプロンは登録商標）により形成されている。このスプロン５１０の硬度（Ｈｖ）は５００±３０となっている。

　前記圧力検出素子２は、金属細線又は金属箔の抵抗線を絶縁物で覆ってフィルム状に形成したストレインゲージ部を備えた金属ストレインゲージから成る。この金属ストレインゲージは、ストレインゲージ部と抵抗変化を検出するブリッジ回路部とを別体にしたもの又はストレインゲージ部とブリッジ回路部とを合体させたものであっても良い。

　前記ベースリング９は、図１及び図２に示す如く、耐食性に優れた金属材により筒状のセンサボディ８の円筒部８ｂと略同じ長さで且つ円筒部８ｂの外周面に密接状に嵌合するリング状に形成されており、ベースリング９の一端部（ダイヤフラム８ａに近い方の端部）には、断面形状が階段形状の環状段部が形成されている。このベースリング９は、当該ベースリング９を筒状のセンサボディ８の円筒部８ｂの外周面に嵌合し、円筒部８ｂの一端部外周縁とベースリング９の一端部内周縁とを溶接（電子ビーム溶接やレーザー溶接等）することによって、センサボディ８の外周面に気密状に嵌合固着されている。

　本実施形態においては、ベースリング９は、耐食性等に優れたニッケル－モリブデン－クロム合金材の一つであるハステロイＣ－２２（ハステロイは登録商標）により形成されている。尚、ベースリング９は、ダイヤフラム８ａのような変形が求められないので、ハステロイＣ－２２（ハステロイは登録商標）の代わりにステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ等）を用いても良い。

　前記ハーメチックリング１１は、図１及び図２に示す如く、耐食性に優れた金属材によりベースリング９の外径と同じ外径のリング状に形成されており、ハーメチックリング１１の一端部（ベースリング９に対向する端部）には、ベースリング９の一端部に形成した環状段部に嵌合される断面形状が階段形状の環状段部が形成されている。このハーメチックリング１１は、その環状段部をベースリング９の環状段部に突合せ嵌合し、ハーメチックリング１１とベースリング９の突合せ部の外周縁を溶接（電子ビーム溶接やレーザー溶接等）することによって、ベースリング９の一端面に気密状に接続固着されている。

　また、ハーメチックリング１１には、複数本のリード線１０の先端部が低融点ガラス材１５を介して気密状に挿通されており、各リード線１０の先端部は圧力検出素子２である金属ストレインゲージに接続されている。

　本実施形態においては、ハーメチックリング１１は、耐食性等に優れたオーステナイト系ステンレス鋼の一つであるＳＵＳ３１６Ｌにより形成されている。

　閉塞用円盤１３は、図１及び図２に示す如く、耐食性に優れた金属材によりハーメチックリング１１の外径と同じ外径の円盤状に形成されており、閉塞用円盤１３の内側面外周縁部には、ハーメチックリング１１の他端部が嵌合される環状の切欠き部が形成されている。閉塞用円盤１３は、その環状の切欠き部をハーメチックリング１１の他端部に嵌合し、ハーメチックリング１１の他端面外周縁と閉塞用円盤１３の内側面外周縁とを溶接（電子ビーム溶接やレーザー溶接等）することによって、ハーメチックリング１１の他端部端面に気密状に接続固着されている。これによって、閉塞用円盤１３とダイヤフラム８ａとの間には空間が形成されることになり、この空間は真空室１２に形成されている。

　本実施形態においては、閉塞用円盤１３は、耐食性等に優れたオーステナイト系ステンレス鋼の一つであるＳＵＳ３１６Ｌにより形成されている。

　前記カバー体１４は、図１及び図２に示す如く、合成樹脂材により断面形状がＬ字型の環状に形成されており、閉塞用円盤１３の外周縁部及びハーメチックリング１１の他端部外周面に嵌合され、ハーメチックリング１１に挿通された複数本のリード線１０を直角状態に保持する複数の貫通孔１４ａが形成されている。尚、複数本のリード線１０を保持する状態は、直角状態に限定されることは無く、保持したい状態に合わせた形状にしても良く、また、リード線１０を保持する必要がなければ、カバー体１４を省略しても良い。

　このように構成された圧力センサ１は、その筒状部材５が流体通路３を形成したボディ４に流体通路３と連通する状態でガスケット１６、ワッシャー１７及びボンネットナット１８により気密状に取付け固定されている。

　前記ボディ４は、圧力式流量制御装置や濃度測定装置の流体通路３を形成したボディ４、或いは、流体供給ラインに介設された流体通路３を形成したボディ４から成り、耐食性や耐久性等に優れた金属材（例えば、オーステナイト系ステンレス鋼）により適宜の形状に形成されている。これらのボディ４に形成した流体通路３には、ガス等の流体（例えば、半導体製造装置のプロセスガス）が流れるようになっている。

　また、ボディ４には、図１に示す如く、圧力センサ１の筒状部材５を取り付けるための円形の挿着穴１９が形成されており、当該挿着穴１９の内周面には、ボンネットナット１８が着脱自在に螺着される雌ネジ４ａが形成されている。

　更に、ボディ４の挿着穴１９の底面中央部には、図１に示す如く、流体通路３と挿着穴１９とを連通状に接続する連通孔２０が形成されている。

　前記ガスケット１６は、図１に示す如く、オーステナイト系ステンレス鋼によりボディ４の挿着穴１９に挿入される大きさのリング状に形成されており、断面形状が矩形状に形成されている。このガスケット１６の一端面は、ボディ４の挿着穴１９の底面に当接し、また、ガスケット１６の他端面は、筒状部材５に形成した取付け用フランジ部４ｂの外側端面に当接するようになっている。尚、ガスケット１６の断面形状は、矩形状に限定されず、円形や多角形のものであっても良い。

　前記ワッシャー１７は、図１に示す如く、環状の板状部材に形成されており、筒状部材５に形成した取付け用フランジ部４ｂの内側面に当接するようになっている。このワッシャー１７は、二枚使用されており、重ね合わせたときの接触面で摺動可能となっている。また、ワッシャー１７は、合成樹脂製の板状部材やステンレス製等の金属板を用いる。ワッシャー１７が金属板の場合、直接金属表面同士を摺動するようにしても良いし、摺動面にコーティング等を行って摺動し易くしても良い。

　前記ボンネットナット１８は、図１に示す如く、オーステナイト系ステンレス鋼により筒状部材５に外嵌される大きさの筒状に形成されており、その外周面には、ボディ４の挿着穴１９の内周面に形成した雌ネジ４ａに着脱自在に螺着される雄ネジ１８ａが形成されている。

　また、ボンネットナット１８の下端部内周縁部には、筒状部材５の取付け用フランジ部５ｂ及びワッシャー１７が嵌め込まれる環状の嵌合凹部１８ｂが形成されていると共に、ボンネットナット１８の上端部外周面（雄ネジ１８ａを形成していない部分）の形状は、ボンネットナット１８をスパナ等の工具で回転させることができるように多角形に形成されている。

　尚、本実施形態においては、圧力センサ部６の最大外径（カバー体１４の外径）は２０ｍｍに、圧力センサ部６の高さは１１．７ｍｍに、圧力センサ部６のカバー体１４を除く高さは９．７ｍｍに、センサボディ８の円筒部８ｂの外径は１３ｍｍに、センサボディ８の内径は８ｍｍに、センサボディ８の溶接用フランジ部８ｄの外径は１０ｍｍに、ベースリング９、ハーメチックリング１１及び閉塞用円盤１３の外径は１５．７ｍｍに、筒状部材５の溶接用フランジ部５ａの外径は１０ｍｍに、筒状部材５の取付け用フランジ部５ｂの外径は１２．８ｍｍに、筒状部材５の内径は８ｍｍに、筒状部材５の取付け用フランジ部５ｂの高さは１．５ｍｍにそれぞれ設定されている。尚、ここに記載した寸法は、一つの実施形態に過ぎず、それぞれの状況に合わせて上記の各寸法を変更することは可能である。

　次に、上述した圧力センサ１を、流体通路３を形成したボディ４に取り付ける場合について説明する。

　先ず、ガスケット１６をボディ４に形成した挿着穴１９に挿入し、ガスケット１６をその中心が連通孔２０と合致するように挿着穴１９の底面に載置する。

　次に、筒状部材５、二枚のワッシャー１７及びボンネットナット１８を組み合わせたものをボディ４の挿着穴１９に挿入し、ボンネットナット１８の雄ネジ１８ａを挿着穴１９の内周面に形成した雌ネジ４ａに螺着し、ボンネットナット１８をボディ４側へ締め付けて、ボンネットナット１８によりガスケット１６、筒状部材５の取付け用フランジ部４ｂ及びワッシャー１７を挿着穴１９の底面側へ押圧する。

　そうすると、筒状部材５の取付け用フランジ部５ｂによりガスケット１６が押圧され、ガスケット１６の一端面と挿着穴１９の底面との間及びガスケット１６の他端面と取付け用フランジ部５ｂの外側面との間がそれぞれシール部となり、筒状部材５は挿着穴１９に気密状に取り付けられることになる。

　尚、上記の実施形態においては、筒状部材５、二枚のワッシャー１７及びボンネットナット１８を組み合わせたものをボディ４の挿着穴１９に挿入するようにしたが、他の実施形態においては、ボディ４の挿着穴１９に筒状部材５、二枚のワッシャー１７及びボンネットナット１８を順番に挿入するようにしても良い。

　そして、ボディ４に筒状部材５を気密状に取り付けたら、筒状部材５の溶接用フランジ部５ａに圧力センサ部６に設けた溶接用フランジ部８ｄを突合せ、筒状部材５の溶接用フランジ部５ａと圧力センサ部６に設けた溶接用フランジ部８ｄとを溶接（電子ビーム溶接やレーザー溶接等）により気密状に接続固着する。

　このようにして、圧力センサ１は、流体通路３を形成したボディ４に取り付けられる。

　前記圧力センサ１は、圧力センサ部６のダイヤフラム８ａを有するセンサボディ８を、耐食性、耐力及び弾力性に優れたコバルト－ニッケル合金材により形成しているため、長時間・長期間使用してもセンサボディ８に歪等が発生し難く、高い精度で圧力を測定することができる。

　また、前記圧力センサ１は、流体通路３を形成したボディ４に取り付けられる筒状部材５を、耐食性に優れてセンサボディ８の硬度よりも低いニッケル－モリブデン－クロム合金材又はステンレス鋼材により形成しているため、筒状部材５をボディ４側へ締め付け固定したりしても、緩み等が発生し難く、シール性が損なわれることがない。

　更に、前記圧力センサ１は、ボディ４と筒状部材５の取付け用フランジ部５ｂとで挿着穴１９内に挿入したガスケット１６を挟持し、この状態で筒状部材５の取付け用フランジ部２ｂをボディ４の挿着穴１９に螺着したボンネットナット１８によりボディ４側へ押圧し、筒状部材５の取付け用フランジ部５ｂをボディ４とボンネットナット１８により締め付け固定するようにしているため、筒状部材５の取付け用フランジ部５ｂを締め付け固定しても、筒状部材５の取付け用フランジ部５ｂに掛かる応力が筒状部材５及び接続用筒部８ｃにより吸収されてダイヤフラム８ａに伝わると言うことがなく、ダイヤフラム８ａへの応力影響をなくすことができ、圧力センサ１のボディ４への取付け前と取付け後における出力特性の変動がなくなる。

　図４は本発明の他の実施形態に係る圧力センサ１を示し、当該圧力センサ１は、溶接による接続に替えてフランジ接続を採用し、筒状部材５と筒状のセンサボディ８とをフランジ接続により気密状に接続したものである。

　即ち、前記圧力センサ１は、筒状部材５を圧力センサ部６の最大外径（カバー体１４の外径）よりも小径に形成し、筒状部材５の一端部に接続用フランジ部５ａ′を設けると共に、筒状部材５の他端部に取付け用フランジ部５ｂを設け、また、圧力センサ部６の筒状のセンサボディ８の開口側端部の端面に、圧力センサ部６の最大外径よりも小径で且つ内径が筒状部材５の内径と同一の接続用筒部８ｃを突出形成し、接続用筒部８ｃの開口側端部に、筒状部材５の接続用フランジ部５ａ′に当接する接続用フランジ部８ｄ′を設け、筒状部材５の接続用フランジ部５ａ′と筒状のセンサボディ８に形成した接続用筒部８ｃの接続用フランジ部８ｄ′との間に金属板製の環状のガスケット２１を挟み込み、筒状部材５の接続用フランジ部５ａ′と接続用筒部８ｃの接続用フランジ部８ｄ′とをボルト２２及びナット２３で締め付けて気密状に接続固定したものである。ここでは、接続用フランジ部５ａ′，８ｄ′同士の固定をボルト２２とナット２３で行っているが、クランプ（図示省略）を用いて二つの接続用フランジ部５ａ′，８ｄ′を外部から挟持固定するようにしても良い。例えば、前記クランプには、二つ割り状のハウジング形のクランプを使用しても良い。

　尚、前記圧力センサ１は、筒状部材５と筒状のセンサボディ８との接続構造を溶接構造に替えてフランジ構造としたこと以外は、図１に示す圧力センサ１と同一構造に構成されており、図１に示す圧力センサ１と同一の部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

　前記圧力センサ１も、図１に示す圧力センサ１と同様の作用効果を奏する。

　尚、上記の実施形態においては、圧力センサ部６に真空室１２を形成すると共に、圧力検出素子２にストレインゲージを使用するようにしたが、他の実施形態においては、圧力センサ部６の真空室１２に替えて圧力伝達媒体を充填した圧力室を形成すると共に、圧力室に感圧素子（圧力検出素子２）を配設するようにしても良い。前記感圧素子には、従来公知の圧力検知ダイヤフラムを備える拡散型半導体圧力トランスデューサーが使用されている。

　また、上記の実施形態においては、ベースリング９とハーメチックリング１１と閉塞用円盤１３とを全て別体に形成したが、他の実施形態においては、ベースリング９とハーメチックリング１１又はハーメチックリング１１と閉塞用円盤１３若しくはベースリング９とハーメチックリング１１と閉塞用円盤１３とを一体的に形成しても良い。また、ベースリング９、ハーメチックリング１１及び閉塞用円盤１３の材質も、上記の実施形態に係るものに限定されるものではなく、耐食性に優れている金属材であれば良い。

　更に、上記の実施形態においては、筒状部材５は、耐食性に優れてシール構造に適したハステロイＣ－２２（ハステロイは登録商標）又はＳＵＳ３１６Ｌにより形成したが、筒状部材５の材質は、上記の実施形態に係るものに限定されるものではなく、耐食性に優れてシール構造に適した材質であれば、如何なる材質であっても良い。

　更に、上記の実施形態においては、ダイヤフラム８ａを有するセンサボディ８は、耐食性、耐力及び弾力性に優れたスプロン５１０（スプロンは登録商標）により形成したが、センサボディ８の材質は、上記の実施形態に係るものに限定されるものではなく、耐食性、耐力及び弾力性に優れた材質であれば、如何なる材質であっても良い。

　更に、上記の実施形態においては、センサボディ８の円筒部８ｂにダイヤフラム８ａを一体的に形成したが、他の実施形態においては、センサボディ８の円筒部８ｂとダイヤフラム８ａとを別体に形成し、ダイヤフラム８ａの外周縁部を円筒部８ｂに溶接により気密状に接続固着するようにしても良い。

　本発明に係る圧力センサ１は、主として半導体製造設備のガス供給ラインにおいて利用されるが、その利用対象は前記半導体製造装置に限定されるものではなく、化学プラントや薬品産業、食品産業等の各種装置における流体供給ライン等においても利用することができる。

　１　　圧力センサ
　２　　圧力検出素子
　３　　流体通路
　４　　ボディ
　５　　筒状部材
　５ａ　溶接用フランジ部
　５ａ′接続用フランジ部
　５ｂ　取付け用フランジ部
　６　　圧力センサ部
　７　　受圧室
　８　　センサボディ
　８ａ　ダイヤフラム
　８ｂ　円筒部
　８ｃ　接続用筒部
　８ｄ　溶接用フランジ部
　８ｄ′接続用フランジ部
　１６　ガスケット
　２２　ボルト
　２３　ナット
　Ｗ　　溶接

Claims

　流体通路を形成したボディに前記流体通路と連通する状態で気密状に取り付けられる筒状部材と、前記筒状部材に接続されて前記ボディの前記流体通路内を流れる流体の圧力を検出する圧力センサ部とを備えた圧力センサであって、
　前記筒状部材は、ニッケル－モリブデン－クロム合金材又はステンレス鋼材により形成され、
　前記圧力センサ部は、前記流体が流入する受圧室及び前記受圧室に流入した前記流体に接するダイヤフラムを有し前記ダイヤフラムにより一端が閉塞されたセンサボディと、前記ダイヤフラムの変位を圧力として出力する圧力検出素子とを備え、
　前記センサボディは、コバルト－ニッケル合金材により形成され、開口側端部が前記筒状部材の一端部に気密状に接続されていることを特徴とする圧力センサ。
　前記筒状部材と前記センサボディは、溶接により気密状に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
　前記筒状部材を前記圧力センサ部の最大外径よりも小径に形成し、前記筒状部材の一端部に溶接用フランジ部を設けると共に、前記筒状部材の他端部に取付け用フランジ部を設け、
　前記圧力センサ部のセンサボディの開口側端部の端面に、前記圧力センサ部の最大外径よりも小径で且つ内径が前記筒状部材の内径と同一の接続用筒部を突出形成し、前記接続用筒部の開口側端部に、前記筒状部材の溶接用フランジ部に当接する溶接用フランジ部を設け、
　前記筒状部材の溶接用フランジ部と前記センサボディに形成した前記接続用筒部の溶接用フランジ部とを溶接により気密状に接続固着したことを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
　前記筒状部材と前記センサボディは、フランジ接続により気密状に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
　前記筒状部材を前記圧力センサ部の最大外径よりも小径に形成し、前記筒状部材の一端部に接続用フランジ部を設けると共に、前記筒状部材の他端部に取付け用フランジ部を設け、
　前記圧力センサ部のセンサボディの開口側端部の端面に、前記圧力センサ部の最大外径よりも小径で且つ内径が前記筒状部材の内径と同一の接続用筒部を突出形成し、前記接続用筒部の開口側端部に、前記筒状部材の接続用フランジ部に当接する接続用フランジ部を設け、
　前記筒状部材の接続用フランジ部と前記センサボディに形成した接続用筒部の接続用フランジ部との間にガスケットを挟み込み、前記筒状部材の接続用フランジ部と前記接続用筒部の接続用フランジ部とを、ボルト及びナットで締め付けて気密状に接続固定したことを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
　前記筒状部材を前記圧力センサ部の最大外径よりも小径に形成し、前記筒状部材の一端部に接続用フランジ部を設けると共に、前記筒状部材の他端部に取付け用フランジ部を設け、
　前記圧力センサ部のセンサボディの開口側端部の端面に、前記圧力センサ部の最大外径よりも小径で且つ内径が前記筒状部材の内径と同一の接続用筒部を突出形成し、前記接続用筒部の開口側端部に、前記筒状部材の接続用フランジ部に当接する接続用フランジ部を設け、
　前記筒状部材の接続用フランジ部と前記センサボディに形成した接続用筒部の接続用フランジ部との間にガスケットを挟み込み、前記筒状部材の接続用フランジ部と前記接続用筒部の接続用フランジ部とを、クランプによって外部から挟んで気密状に接続固定したことを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。