(57)【要約】【課題】負圧測定を可能とすると共に高温環境下でも使用し得る圧力センサを提供する。【解決手段】流体の圧力に応じて変形する薄膜２０と、圧力を測定する対象である流体が導入されるポート３１を有すると共に、ポート３１を通じて導入される流体の圧力を受ける位置に薄膜２０が配置される第１ケース３０と、薄膜２０におけるポート３１とは反対側の面に接着により固定され、流体の圧力を測定するセラミック製のセンサ１０と、を備え、第１ケース３０と薄膜２０の素材を、ポリエーテルエーテルケトンとしたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の圧力に応じて変形する薄膜と、
圧力を測定する対象である流体が導入されるポートを有すると共に、該ポートを通じて導入される流体の圧力を受ける位置に前記薄膜が配置されるケースと、
前記薄膜における前記ポートとは反対側の面に接着により固定され、流体の圧力を測定するセラミック製のセンサと、
を備え、
前記ケースと薄膜の素材を、ポリエーテルエーテルケトンとしたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記ケースと薄膜との間が、パーフロロエラストマーからなるシールリングによって封止されることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記ケースと薄膜との間が溶着によって固定されることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体や気体などの流体の圧力を測定するための圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種装置に取り付けられて、装置内部等に存在する液体や気体などの流体の圧力を測定するための圧力センサが知られている。そして、例えば半導体製造装置に使用される圧力センサの場合には、強酸などの薬液に接する環境下で用いられる。このような環境下に用いられる従来例に係る圧力センサについて、図３を参照して説明する。図３は従来例に係る圧力センサの模式的断面図である。
【０００３】
従来例に係る圧力センサ２００は、流体の圧力に応じて変形する薄膜２２０と、圧力を測定する対象である流体が導入されるポート２３１を有すると共に、ポート２３１を通じて導入される流体の圧力を受ける位置に薄膜２２０が配置されるケース２３０と、薄膜２２０におけるポート２３１とは反対側の面に接するように設置され、流体の圧力を測定するセンサ２１０とを備えている。また、薄膜２２０とケース２３０との間には、これらの間の隙間を封止するＯリング２４０が備えられている。
【０００４】
ここで、薄膜２２０，ケース２３０及びＯリング２４０は、薬液に接する環境下にある。そのため、これらの部材は、薬液に対して耐性を有する必要があり、通常、薄膜２２０とケース２３０の素材としてはポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）が用いられ、Ｏリング２４０の素材としてはフッ素ゴムまたはポリ四フッ化エチレンが用いられている。
【０００５】
また、薬液によっては薄膜２２０を僅かながら透過することがあるので、少しでも薬液に対して耐性があるようにセンサ２１０としてセラミック製のものを用いている。
【０００６】
このように、各種部材の素材として、薬液に対して耐性を有するものを採用することで、強酸などの薬液に接する環境下でも圧力センサを好適に用いることができる。
【０００７】
しかしながら、負圧を測定する必要がある場合には、薄膜２２０がポート２３１側に飛び出すように変形するため、薄膜２２０とセンサ２１０との間に隙間が生じてしまい、正しく圧力を測定することができない。この場合、薄膜２２０とセンサ２１０とを接着することも考えられるが、薄膜２２０の素材として用いられているポリ四フッ化エチレンは接着性が悪く、薄膜２２０とセラミック製のセンサ２１０とを好適に接着可能な接着剤は知られていない。また、ポリ四フッ化エチレンは８０℃以上の高温化では著しく強度が変化してしまうため、高温環境下では用いることができないという欠点もある。
【０００８】
なお、薄膜の素材として、金属を用いた場合には腐食性等の問題があり、エラストマーを用いた場合には気体が透過してしまう問題があり、いずれの材料も採用することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、負圧測定を可能とすると共に高温環境下でも使用し得る圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１１】
すなわち、本発明の圧力センサは、
流体の圧力に応じて変形する薄膜と、
圧力を測定する対象である流体が導入されるポートを有すると共に、該ポートを通じて導入される流体の圧力を受ける位置に前記薄膜が配置されるケースと、
前記薄膜における前記ポートとは反対側の面に接着により固定され、流体の圧力を測定するセラミック製のセンサと、
を備え、
前記ケースと薄膜の素材を、ポリエーテルエーテルケトンとしたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ケースと薄膜の素材として、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を採用したことで、これらの部材の耐クリープ性，機械的強度及び耐熱性を、ポリ四フッ化エチレンを採用した場合に比べて向上させることができる。また、薄膜の素材として、接着性に優れたポリエーテルエーテルケトンを採用したことにより、薄膜とセラミック製のセンサとを接着剤によって接着させることができる。これにより、負圧を測定する場合であっても、薄膜とセンサとの間に隙間が生じないため、負圧も適正に測定することができる。
【００１３】
ここで、前記ケースと薄膜との間が、パーフロロエラストマーからなるシールリングによって封止されるとよい。
【００１４】
また、前記ケースと薄膜との間が溶着によって固定されることも好適である。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、負圧測定を可能とすると共に高温環境下でも使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
（実施例１）
図１を参照して、本発明の実施例１に係る圧力センサについて説明する。図１は本発明の実施例１に係る圧力センサの模式的断面図である。
【００１８】
＜圧力センサの構成＞
本実施例に係る圧力センサ１００は、各種装置に取り付けられて、装置内部等に存在する液体や気体などの流体の圧力を測定するために用いられるものである。そして、本実施例に係る圧力センサ１００は、例えば半導体製造装置などに好適に用いることができ、強酸などの薬液に接する環境下においても好適に用いることができる。
【００１９】
本実施例に係る圧力センサ１００は、流体の圧力に応じて変形する薄膜２０と、圧力を測定する対象である流体が導入されるポート３１を有すると共に、ポート３１を通じて導入される流体の圧力を受ける位置に薄膜２０が配置される第１ケース３０とを備えている。そして、本実施例においては、これらの薄膜２０及び第１ケース３０は、いずれも、その素材として、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を採用している。
【００２０】
また、圧力センサ１００は、薄膜２０におけるポート３１とは反対側の面に配置され、流体の圧力を測定するセラミック製のセンサ１０を備えている。そして、本実施例においては、センサ１０と薄膜２０とを、接着剤によって固定している。なお、接着剤は、接着剤の厚みが厚くなると、それ自体の抗力も測定精度に影響を及ぼしてしまうため、接着性及び耐熱性を考慮して、本実施例では、エポキシ系のものを採用した。ただし、これ以外の適宜の接着剤も採用し得る。
【００２１】
また、薄膜２０とケース３０との間には、これらの間の隙間を封止するシールリングとしてのＯリング４０が備えられている。そして、本実施例においては、Ｏリング４０の素材として、パーフロロエラストマーと分類される高分子材料であるカルレッツ（登録商標）を採用している。
【００２２】
また、圧力センサ１００は、第１ケース３０に固定される第２ケース５０も備えている。本実施例では、第２ケース５０の外周にオネジ５１が形成され、第１ケース３０の内周にメネジ３３が形成されており、ねじ締結によって、第１ケース３０と第２ケース５０を固定するように構成されている。なお、第２ケース５０の先端部５２とセンサ１０におけるポート３１とは反対側の端面１１との間には、スペーサ９０が設けられている。これにより、センサ１０は、第１ケース３０の内壁面３２とスペーサ９０によって挟み込まれるようにして固定される。
【００２３】
更に、第２ケース５０におけるセンサ１０の配置部とは反対側には、センサ１０に接続されているセンサケーブル６０のハウジング７０、及びハウジング７０のカバー８０が設けられている。
【００２４】
ここで、上記センサ１０は、流体の圧力を測定するものであり、歪ゲージを利用したものである。歪ゲージを利用した圧力センサ自体に関しては、公知技術であるので、その詳細は省略し、以下に、圧力を測定できる原理を簡単に説明する。
【００２５】
歪ゲージを利用したセンサは、ダイアフラム（本実施例では、上記の通りセラミック製）に歪ゲージを配設しておき、ダイアフラムに対する圧力（応力）が変化すると、ダイアフラムがそれに応じて変形し、ダイアフラム上に形成された歪ゲージの歪量が変化することを利用したものである。つまり、歪ゲージの歪量が変化することによって、その電気抵抗も変化するため、歪ゲージに対して電圧を入力し、その出力電圧の測定によって、ダイアフラムに対する圧力を測定できるようにしたものである。
【００２６】
＜本実施例の優れた点＞
本実施例においては、薄膜２０及び第１ケース３０の素材として、耐食性及び薬品に対する耐性を有するポリエーテルエーテルケトンを採用し、かつ、Ｏリング４０の素材として、同じく耐食性及び薬品に対する耐性を有するカルレッツ（登録商標）を採用した。従って、強酸などの薬液に接する環境下においても好適に用いることができる。また、薬液によっては薄膜２０を僅かながら透過することがあるが、センサ１０としてセラミック製のものを用いているので、センサ１０も薬液に対して耐性を有する。
【００２７】
このように、各種部材の素材として、薬液に対して耐性を有するものを採用することで、強酸などの薬液に接する環境下でも圧力センサ１００を好適に用いることができる。
【００２８】
また、本実施例に係る圧力センサ１００によれば、第１ケース３０と薄膜２０の素材として、ポリエーテルエーテルケトンを採用したことで、これらの部材の耐クリープ性，機械的強度及び耐熱性を、ポリ四フッ化エチレンを採用した場合に比べて向上させることができる。なお、Ｏリング４０の素材としても、耐熱性に優れたカルレッツ（登録商標）を
採用しているので、圧力センサ１００を高温環境下で利用することができる。
【００２９】
更に、薄膜２０の素材として、接着性に優れたポリエーテルエーテルケトンを採用したことにより、上記の通り、薄膜２０とセラミック製のセンサ１０とを接着剤によって接着させることができる。したがって、負圧を測定する場合であっても、薄膜２０とセンサ１０との間に隙間が生じないため、負圧も適正に測定することができる。
【００３０】
以上のように、本実施例に係る圧力センサ１００によれば、強酸などの薬液に接する環境下において用いることができるだけでなく、負圧測定も可能で、かつ高温環境下でも使用することができる。
【００３１】
（実施例２）
図２には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、薄膜２０とケース３０との間の隙間を封止するために、Ｏリング４０を用いていたのに対して、本実施例では、この隙間を封止するために、薄膜２０とケース３０とを溶着する構成を示す。
【００３２】
その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３３】
図２は本発明の実施例２に係る圧力センサの模式的断面図である。本実施例に係る圧力センサ１００ａは上記実施例１に係る圧力センサ１００の構成に対して、Ｏリング４０が存在しない代わりに、薄膜２０とケース３０とが溶着により固定されている。なお、図中４５は溶着部を示している。その他の構成は実施例１と同一である。
【００３４】
本実施例においても、上記実施例１の場合と同様の効果を有し、かつ本実施例の場合には、実施例１の場合に比べてパーフロロエラストマーを使用したシール構造を採用しておらず、その透過ガス量を減少させることが可能となり、気密性を向上させることができる。従って、センサ１０などに対する透過ガスによる影響をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る圧力センサの模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例２に係る圧力センサの模式的断面図である。
【図３】図３は従来例に係る圧力センサの模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  センサ
１１  端面
２０  薄膜
３０  第１ケース
３１  ポート
３２  内壁面
３３  メネジ
４０  Ｏリング
５０  第２ケース
５１  オネジ
５２  先端部
６０  センサケーブル
７０  ハウジング
８０  カバー
９０  スペーサ
１００  圧力センサ
１００ａ  圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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